În perioada 14-15 mai 2019, Institutul de Științe Spațiale (ISS) de pe Platforma de Fizică de la Măgurele și Agenția Spațială Română (ROSA) au organizat la București o întâlnire la nivel înalt, între reprezentanții liderilor naționali de proiect pentru misiunea LISA. La eveniment au participat reprezentați ai agențiilor spațiale din 11 State Membre ale Agenției Spațiale Europene (ESA), precum și din partea NASA și a Agenției Spațiale a Japoniei, JAXA.

Misiunea LISA (Laser Interferometer Space Antenna) a fost selectată drept cea de-a treia misiune de clasă L (cel mai mare tip de misiune spațială) a Agenției Spațiale Europene (ESA) și va fi primul observator spațial de unde gravitaționale. Planificată pentru lansare în 2034, misiunea LISA va consta din trei sateliți poziționați în formație triunghiulară, la 2,5 milioane km unul față de celălalt, care vor forma un interferometru laser de înaltă precizie. Scopul misiunii va fi de a detecta undele gravitaționale provocate de evenimente astronomice precum coliziunea a două găuri negre.

Simulare configurație în triunghi a sateliților. Credit: AEI / MM / exozet

La întâlnire au fost abordate aspecte ce țin de managementul misiunii (resurse financiare și umane, repartizarea taskurilor etc.) și au fost prezentate contribuțiilor naționale din partea țărilor implicate.

Dr. Piso este reprezentantul Agenției Spațiale Române (ROSA) în Bordul Agențiilor Spațiale Naționale implicate în Misiunea LISA, acesta fiind unul dintre inițiatorii cercetărilor de radiație gravitațională în anii ‘80.

Colaborarea LISA a fost lansată în 2018, iar România face parte din acest consorțiu încă de la început. În prezent, peste 20 de cercetători și ingineri din trei laboratoare de la Institutul de Științe Spațiale (ISS) de pe Platforma de Fizică de la Măgurele sunt implicați în această colaborare.

ISS conduce implicarea României în această misiune care este axată pe trei direcții principale.

Dezvoltare de componente hardware esențiale

Institutul de Științe Spațiale (ISS) și-a luat angajamentul de a participa la dezvoltarea unui sistem de poziționare fină a celor trei sateliți — sistemul CAS (Constellation Acquisition Sensor), o componentă esențială pentru corectitudinea observațiilor. Poziționarea se va face cu un sistem laser, fiecare satelit lansând un fascicul laser către celălalt. Semnalul recepționat va determina reorientarea sateliților în poziția corectă. În acest moment, se derulează un proiect la ISS condus de Dr. Eugeniu Mihnea Popescu, prin care se dezvoltă și se testează în laborator un prototip al acestui sistem de detecție. Proiectul este susținut de Agenția Spațială Română (ROSA) prin intermediul Programului PRODEX al Agenției Spațiale Europene (ESA).

Reprezentare grafică a unuia dintre cei trei sateliți ai misiunii LISA, utilizând fascicule laser pentru a detecta unde gravitaționale. Credit: AEI/MM/exozet; Simulare unde gravitaționale: NASA/C. Henze

Știință, procesare de date și inteligență artificială

În această arie, ISS va avea mai multe contribuții: simulări și studii științifice, analiză de semnal și procesare de date. Prin simularea proceselor astrofizice care generează unde gravitaționale rezultate, de exemplu, în urma coliziunilor de găuri negre, echipa ISS va stabili elementele esențiale pentru înțelegerea semnalelor ce urmează să fie detectate, cât și cerințele tehnologice ale echipamentelor de detecție. De asemenea, ISS va dezvolta cataloage de mase de găuri negre pentru estimarea numărului de evenimente pe care misiunea LISA le-ar putea detecta. 

Simulare coliziune de găuri negre. Credit: ESA–C.Carreau

Totodată, echipa de la ISS coordonată de Dr. Laurențiu Ioan Caramete, conduce unul dintre Pachetele de Lucru ale colaborării numit „Low-latency pipeline”. Scopul acestui pachet este de a obține o analiză mult mai rapidă a datelor colectate de sateliți pentru a transmite alerte în timp cât mai scurt către viitoarele experimente și observatoare din domeniul astronomiei gravitaționale, astfel încât acestea să facă observații complementare ale aceluiași fenomen. Această colaborare între diverse infrastructuri spațiale și la sol face parte dintr-un domeniu nou al astronomiei numit „astronomie multimesager”.

În această direcție, echipa de la ISS a câștigat un proiect ESA prin care își propune să realizeze analize de date folosind o rețea neuronală, o tehnică de inteligență artificială care poate aduce inovații deosebite în astronomie. Tehnologia pe care ISS dorește să o dezvolte constă dintr-un pachet software de tip rețele, formate din mai mulți neuroni ce sunt antrenați să recunoască anumite tipuri de semnale (forme de undă gravitațională). Mai mult, echipa de la ISS și-a propus să ruleze o astfel de rețea neuronală pe un hardware dedicat (FPGA) ce are specificații de calcul superioare unui procesor de calculator obișnuit.

Centru de Calcul pentru Misiunea LISA la Măgurele

O altă contribuție adusă de ISS este în zona de computing, componentă condusă de Dr. Sorin Ion Zgură, Director al Institutului și membru delegat în Bordul Agențiilor Spațiale Naționale implicate în Misiunea LISA. ISS va pune la dispoziția colaborării un centru de calcul special, care va face analiză de date, simulări și stocare de date. Pentru asigurarea acestei componente se va folosi întreagă expertiză acumulată de Institutul de Științe Spațiale în colaborarea sa de lungă durată cu CERN. 

Prin toate aceste componente, România aduce o contribuție semnificativă la o misiune revoluționară care ne va dezvălui mai multe despre universul întunecat, găurile negre și Big Bang, ajutându-ne să înțelegem mai bine începutul, evoluția și structura universului.

Simulare misiunea LISA. Credit: ESA–C.Carreau