Costruire un rivelatore spaziale per le onde gravitazionali, le elusive increspature del tessuto dello spazio-tempo prodotte da catastrofici eventi gravitazionali che si verificano nell'universo, come la fusione di due stelle di neutroni o di due buchi neri: è l'obiettivo di lunga durata dell'Agenzia spaziale europea (ESA), e non sarà raggiunto prima del 2034. Ma il precursore tecnologico di questo ambizioso progetto, il satellite LISA Pathfinder, realizzato con il decisivo contributo dell'Agenzia spaziale italiana (ASI), è pronto sulla pista di lancio di Kourou, nella Guyana francese, da dove partirà alle 5.15, ora italiana, di mercoledì 2 dicembre. (UPDATE: A causa di un problema tecnico al vettore, il lancio è stato rinviato, ed è avvenuto alle 5:04 del 3 dicembre)

La prima tappa di LISA Pathfnder sarà un'orbita transitoria e leggermente ellittica definita “di parcheggio”; successivamente raggiungerà la sua posizione definitiva: il primo punto di Lagrange, L1, che si trova a circa 1,5 milioni di chilometri dal nostro pianeta, dove le forze attrattive del Sole e della Terra di si bilanciano tra loro.

La missione sarà un importantissimo banco di prova per l'obiettivo finale, perché dovrà testare il funzionamento dell'Optical Metrology Subsystem, il sofisticato strumento a cui sarà affidato il delicato compito di rivelare il passaggio di un'onda gravitazionale misurando, con un sistema laser, la lievissima variazione che essa produrrebbe nella distanza reciproca di due piccole masse, realizzate con una lega di oro e platino. Secondo i calcoli, si dovrebbe trattare di uno spostamento dell'ordine del picometro, un miliardesimo di millimetro, cioè circa un centesimo della dimensione di un atomo di idrogeno.

Ed è questa la precisione che è richiesta allo strumento, già raggiunta peraltro nei test a terra. Dall'ordine di grandezza di questi valori si comprende bene quale sia la difficoltà del compito, e la ragione per la quale le onde gravitazionali, previste dalla teoria generale della relatività, formulata da Einstein giusto un secolo fa, siano sfuggite finora a tutti i tentativi di rivelazione, condotti con grandi interferometri a terra.

Le grandi dimensioni caratterizzeranno anche eLISA, lo strumento che entrerà in funzione, se tutto andrà come previsto, tra 19 anni: saranno infatti 5 milioni di chilometri a separare, lungo i lati di un triangolo equilatero, i tre satelliti che alloggeranno la parte sensibile dello strumento: le stesse masse di oro e platino che ora sono distanti meno di un metro nel compatto involucro - 2,7 metri di altezza per 2,1 di diametro – di LISA Pathfinder.

LISA Pathfinder (Laser Interferometer Space Antenna) porterà nello spazio alcune delle massime eccellenze italiane, sia per la tecnologia dei sensori inerziali e degli strumenti di alta precisione della sonda, realizzati dall'ASI tramite il prime contractor industriale CGS (Compagnia Generale per lo Spazio) sia per la parte scientifica, grazie al coinvolgimento di ricercatori dell'università di Trento e della sezione dell'Istituto nazionale di fisica nucleare (INFN), guidati da Stefano Vitale, responsabile scientifico della missione. Anche il lanciatore VEGA, che porterà LISA Pathfinder nello spazio, è un prodotto dell'industra italiana, ideato e realizzato dalla AVIO. Inaugurato nel 2012, VEGA è al suo sesto lancio.

“A questo punto, se effettivamente esistono, come la teoria di Einstein prevede, difficilmente potranno passare inosservate”, ha spiegato Roberto Battiston, presidente dell’ASI. “Le onde gravitazionali sono l’ultima frontiera dell’astrofisica: la traccia a tutt’oggi inafferrabile della forza più elusiva che permea il nostro Universo. Elusiva al punto che solo quando da tranquille onde diventano veri e propri tsunami – a seguito di eventi gravitazionalmente catastrofici come, per esempio, la collisione fra due buchi neri – possiamo sperare di registrarne le increspature. E il sistema messo a punto dall’Agenzia spaziale europea sembra aver tutte le carte in regola per riuscirci”.

L'effettiva scoperta delle onde gravitazionali rappresenterebbe infatti una svolta epocale per la fisica, in grado di dare risposte a questioni finora irrisolte della cosmologia o della fisica teorica, in particolare della teoria delle stringhe, oltre a costituire un'ulteriore conferma sperimentale alla teoria einsteiniana, una delle pochissime che ancora mancano all'appello. La posta in gioco è grande, e lo testimoniano anche i 430 milioni investiti dall'ESA nel progetto, oltre ai contributi degli altri paesi partecipanti e e a quello della NASA, che collabora con un proprio payload.