Lisa Pathfinder dans les pas d’Einstein

Lisa Pathfinder se libère de la coiffe de la fusée Vega (vue d'artiste). Crédit : ESA/ATG medialab

Ce 2 décembre, l'Europe lance la sonde Lisa Pathfinder, qui doit ouvrir la voie à la découverte des ondes gravitationnelles dans l'espace.

[Mise à jour du 3 décembre : Suite à un problème technique sur la fusée, le lancement a finalement eu lieu le 3 décembre]

Ces frémissements de l'espace-temps, prédits par Einstein peu de temps après la découverte de la relativité générale en 1915, n'ont encore jamais été détectés.

L'engin de 1,9 tonne doit décoller de la base de Kourou à 5h15 heure française, à bord d'une fusée Véga. Après avoir tourné deux semaines sur une orbite très elliptique autour de la Terre, il s'élancera vers sa destination finale : le point de Lagrange L1, à 1,5 million de kilomètres de la Terre, qu'il atteindra six semaines plus tard.

Tester une technologie nouvelle

L'objectif de Lisa Pathfinder n'est pas de détecter directement des ondes gravitationnelles. Au cours de sa mission de 6 mois, la sonde devra tester la technologie que l'Agence spatiale européenne compte mettre en œuvre sur Elisa. C'est à cette mission composée de trois sondes, séparées de 1 million de kilomètres, qu'il reviendra de détecter les ondes gravitationnelles dans l'espace, dans les années 2030.

Dans son principe, cette détection est simple : il s'agit de constater que deux objets immobiles s'écartent l'un de l'autre au passage d'une onde gravitationnelle, car c'est alors l'espace lui-même se déforme.

Mais sa réalisation est extrêmement difficile. Il faut déceler une déformation locale de l'espace plus faible que la taille d'un atome, en mesurant précisément la distance entre deux masses tests en chute libre (qui "flottent" dans leurs conteneurs respectifs).

Au coeur de Lisa Pathfinder, deux masses tests dont l'écartement peut être mesuré au millionième de millimètre grâce à un interféromètre laser. Crédit : ESA/ATG medialab

Au cœur de Lisa Pathfinder, deux masses tests, dont l'écartement peut être mesuré
au millionième de millimètre grâce à un interféromètre laser. © ESA.

Avec Lisa Pathfinder, et avant de lancer une mission à un milliard d'euros comme Elisa, les ingénieurs doivent s'assurer qu'ils peuvent contrôler toutes les forces parasites s'exerçant sur les masses tests (ici, deux cubes en or/platine de 4,6 cm de côté). Cela va de l'impact des molécules du gaz résiduel contenu dans la sonde aux forces magnétiques du milieu interplanétaire, en passant le rayonnement thermique de l'engin ou encore sa traînée.

Vers une nouvelle astronomie

S'ils y parviennent, alors Elisa pourra dans quinze ans enregistrer les ondes gravitationnelles émises par les séismes qui secouent les étoiles à neutrons ou encore par la fusion de trous noirs de plusieurs millions de masses solaires.

Au sol, des projets comme Ligo ou Virgo tentent aussi de découvrir la fusion de trous noirs stellaires. Tous anticipent l'avènement d'une véritable astronomie gravitationnelle.

Pour en savoir plus sur les ondes gravitationnelles et la théorie de la relativité générale, consultez le dossier « 1915-2015 : Penser l'univers aujourd'hui » dans le numéro de novembre-décembre de Ciel & Espace.

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