LARES 2 Missione LARES 2

Schema dell'esperimento LARES 2. I dati di laser ranging di LARES 2 e LAGEOS sono analizzati in combinazione con i modelli aggiornati del campo gravitazionale terrestre forniti dalle missioni GRACE (NASA/GFZ, 2002-2017) e GRACE-FO (NASA/GFZ, 2018).

La missione LARES (LAser RElativity Satellite) per la verifica della Relarività ha fornito una misura diretta dell'effetto di frame dragging con un livello di precisione senza precedenti [1-3]. Ma il modello matematico utilizzato per l'esperimento, che combina i dati di laser ranging di tre satelliti (LARES, LAGEOS e LAGEOS 2), non permette in ogni caso di scendere al di sotto del 2% di errore sistematico.

Grazie agli ottimi risultati di LARES, l'Agenzia Spaziale Italiana ha approvato la missione LARES 2 con l'obiettivo di portare l'errore sistematico al di sotto dello 0.2%. Per ottenere questo risultato, LARES 2 è stato lanciato su un'orbita circolare con una inclinazione di 70° ad un'altezza di circa 6000 km; questo tipo di orbita è supplementare rispetto all'orbita del satellite LAGEOS (lanciato dalla NASA nel 1976 con un'inclinazione di 110° per effettuare misure di geodesia spaziale). Questa particolare combinazione permette di compensare automaticamente le perturbazioni gravitazionali non-relativistiche e di migliorare notevolmente la precisione della misura rispetto al sistema di tre satelliti a differenti altezze (LARES, LAGEOS e LAGEOS 2) utilizzato dall'esperimento LARES.

LARES 2 non è una copia di LARES. Il nuovo satellite è stato progettato per rispettare i requisiti scientifici e tecnologici dettati dall'orbita piú alta e dalla necessaria ottimizzazione delle prestazioni ottiche per il laser ranging. LARES 2 è stato realizzato in lega di nickel invece che in lega di tungsteno. Le innovazioni che distinguono il satellite rispetto agli altri bersagli per il laser-ranging satellitare sono la speciale distribuzione dei retroriflettori, un sistema di montaggio delle ottiche progettato appositamente per la missione, e l'adozione di retroriflettori più piccoli (da 1 pollice invece che da 1.5 pollici di diametro della faccia frontale). LARES 2 è il primo satellite ad avere allo stesso tempo un alto rapporto massa-superficie (secondo solo a quello di LARES) e un errore nella misura di laser ranging inferiore a 1 mm.
LARES 2 è stato lanciato con successo dal volo inaugurale del lanciatore VEGA-C, il 13 luglio 2022.
LARES 2 è stato progettato per migliorare gli esperimenti di Relatività Generale e fisica fondamentale nello spazio, e per fornire misure di alta precisione per la geodesia spaziale e la geoodinamica.

Riferimenti bibliografici:

[1] Ciufolini, I., Paolozzi, A., Pavlis, E.C. et al. A test of general relativity using the LARES and LAGEOS satellites and a GRACE Earth gravity model. Eur. Phys. J. C 76, 120 (2016). https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-016-3961-8
[2] Ciufolini, I., Paolozzi, A., Pavlis, E.C. et al. An improved test of the general relativistic effect of frame-dragging using the LARES and LAGEOS satellites. Eur. Phys. J. C 79, 872 (2019). https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-019-7386-z
[3] Ciufolini, I., Matzner, R., Paolozzi, A. et al. Satellite Laser-Ranging as a Probe of Fundamental Physics. Sci Rep 9, 15881 (2019). https://doi.org/10.1038/s41598-019-52183-9

LARES 2 adotta una distribuzione innovativa dei retroriflettori sulla sua superficie per ottimizzare l'efficienza nel laser ranging.

Confronto tra retroriflettori da 1,5 pollici (LAGEOS, LAGEOS 2, LARES) e da 1 pollice (LARES 2)