LISA Pathfinder - LISA Pathfinder
.jpg) Modelo de la nave espacial LISA Pathfinder
| |
| Tipo de misión | Demostrador de tecnología |
|---|---|
| Operador | ESA |
| ID COSPAR | 2015-070A |
| SATCAT no. | 41043 
|
| Duración de la misión | 576 días |
| Propiedades de la nave espacial | |
| Fabricante | Airbus Defence and Space |
| Masa de lanzamiento | 1.910 kg (4.210 libras) |
| Masa BOL | 480 kg (1.060 libras) |
| Secado masivo | 810 kg (1790 libras) |
| Masa de carga útil | 125 kg (276 libras) |
| Dimensiones | 2,9 m × 2,1 m (9,5 pies × 6,9 pies) |
| Inicio de la misión | |
| Fecha de lanzamiento | 3 de diciembre de 2015, 04:04:00 UTC |
| Cohete | Vega ( VV06 ) |
| Sitio de lanzamiento | Kourou ELV |
| Contratista | Arianespace |
| Fin de misión | |
| Disposición | Fuera de servicio |
| Desactivado | 30 de junio de 2017 |
| Parámetros orbitales | |
| Sistema de referencia | Sol – Tierra L 1 |
| Régimen | Órbita de Lissajous |
| Altitud de periapsis | 500.000 km (310.000 millas) |
| Altitud de apoapsis | 800.000 km (500.000 millas) |
| Inclinación | 60 grados |
| Época | Planificado |
| Transpondedores | |
| Banda | Banda X |
| Banda ancha | 7 kbit / s |
| Instrumentos | |
| ~ 36,7 cm Interferómetro láser | |
 Insignia de astrofísica de la ESA para LISA Pathfinder | |
LISA Pathfinder , anteriormente Small Missions for Advanced Research in Technology-2 ( SMART-2 ), fue una nave espacial de la ESA que se lanzó el 3 de diciembre de 2015 a bordo del vuelo Vega VV06 . La misión probó las tecnologías necesarias para la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA), un observatorio de ondas gravitacionales de la ESA que se prevé lanzar en 2034. La fase científica comenzó el 8 de marzo de 2016 y duró casi dieciséis meses. En abril de 2016, la ESA anunció que LISA Pathfinder demostró que la misión LISA es factible.
El costo estimado de la misión fue de 400 millones de euros.
Misión
LISA Pathfinder colocó dos masas de prueba en una caída libre gravitacional casi perfecta, y controló y midió su movimiento relativo con una precisión sin precedentes. El interferómetro láser midió la posición relativa y la orientación de las masas con una precisión de menos de 0,01 nanómetros, una tecnología que se estima que es lo suficientemente sensible como para detectar ondas gravitacionales mediante la misión de seguimiento, la Antena Espacial del Interferómetro Láser (LISA).
El interferómetro era un modelo de un brazo del interferómetro LISA final, pero reducido de millones de kilómetros de largo a 40 cm. La reducción no cambió la precisión de la medición de la posición relativa, ni afectó las diversas perturbaciones técnicas producidas por la nave espacial que rodea el experimento, cuya medición era el objetivo principal de LISA Pathfinder. La sensibilidad a las ondas gravitacionales, sin embargo, es proporcional a la longitud del brazo, y esto se reduce varios miles de millones de veces en comparación con el experimento LISA planeado.
LISA Pathfinder fue una misión dirigida por la ESA. En él participaron empresas espaciales europeas e institutos de investigación de Francia, Alemania, Italia, Países Bajos, España, Suiza, Reino Unido y la agencia espacial estadounidense NASA.
Ciencia de LISA Pathfinder
LISA Pathfinder fue una misión de prueba de concepto para demostrar que las dos masas pueden volar por el espacio, sin ser tocadas pero protegidas por la nave espacial, y mantener sus posiciones relativas con la precisión necesaria para realizar un observatorio de ondas gravitacionales completo planeado para su lanzamiento en 2034. El objetivo principal era medir las desviaciones del movimiento geodésico . Gran parte de la experimentación en física gravitacional requiere medir la aceleración relativa entre partículas de prueba de referencia geodésicas en caída libre.
En LISA Pathfinder, el seguimiento preciso de masas entre pruebas mediante interferometría óptica permitió a los científicos evaluar la aceleración relativa de las dos masas de prueba, situadas a unos 38 cm de distancia en una sola nave espacial. La ciencia de LISA Pathfinder consistió en medir y crear un modelo físico anclado experimentalmente para todos los efectos espurios, incluidas las fuerzas parásitas y los límites de medición óptica, que limitan la capacidad de crear y medir la constelación perfecta de partículas de prueba en caída libre que sería ideal para la misión de seguimiento de LISA .
En particular, verificó:
- Control de actitud sin arrastre de una nave espacial con dos masas de prueba,
- La viabilidad de la interferometría láser en la banda de frecuencia deseada (que no es posible en la superficie de la Tierra), y
- La confiabilidad y longevidad de los diversos componentes: sensores capacitivos, micrrotores, láseres y ópticas.
Para la misión de seguimiento, LISA , las masas de prueba serán pares de cubos de oro / platino de 2 kg alojados en cada una de las tres naves espaciales separadas a 2,5 millones de kilómetros de distancia.
Diseño de naves espaciales
LISA Pathfinder fue ensamblado por Airbus Defence and Space en Stevenage (Reino Unido), bajo contrato con la Agencia Espacial Europea. Llevaba un "Paquete de tecnología LISA" europeo que incluía sensores inerciales, interferómetro e instrumentación asociada, así como dos sistemas de control sin arrastre: uno europeo que usaba micropropulsores de gas frío (similares a los usados en Gaia ) y uno construido en EE. UU. "Sistema de reducción de perturbaciones" que utiliza los sensores europeos y un sistema de propulsión eléctrica que utiliza gotas ionizadas de un coloide acelerado en un campo eléctrico . El sistema de propulsor coloidal (o " propulsor de electrospray ") fue construido por Busek y entregado al JPL para su integración con la nave espacial.
Instrumentación
El paquete de tecnología LISA (LTP) fue integrado por Airbus Defence and Space Germany, pero los instrumentos y componentes fueron suministrados por instituciones contribuyentes de toda Europa. Los requisitos técnicos de rechazo de ruido en el interferómetro eran muy estrictos, lo que significa que la respuesta física del interferómetro a las condiciones ambientales cambiantes, como la temperatura, debe minimizarse.
Influencias medioambientales
En la misión de seguimiento, eLISA, los factores ambientales influirán en las mediciones que tome el interferómetro. Estas influencias ambientales incluyen campos electromagnéticos extraviados y gradientes de temperatura, que podrían ser causados por el sol que calienta la nave espacial de manera desigual, o incluso por instrumentación cálida dentro de la propia nave espacial. Por lo tanto, LISA Pathfinder fue diseñado para descubrir cómo tales influencias ambientales cambian el comportamiento de los sensores inerciales y otros instrumentos. LISA Pathfinder voló con un amplio paquete de instrumentos que puede medir la temperatura y los campos magnéticos en las masas de prueba y en el banco óptico. La nave espacial incluso estaba equipada para estimular el sistema artificialmente: llevaba elementos calefactores que pueden calentar la estructura de la nave espacial de manera desigual, lo que hace que el banco óptico se distorsione y permite a los científicos ver cómo cambian las mediciones con diferentes temperaturas.
Órbita de Lissajous
La nave espacial fue lanzada por primera vez por el vuelo Vega VV06 a una órbita de estacionamiento LEO elíptica . A partir de ahí, ejecutaba una quema corta cada vez que pasaba el perigeo , elevando lentamente el apogeo más cerca de la órbita del halo previsto alrededor del punto L 1 de la Tierra-Sol .
Operaciones de naves espaciales
El control de la misión de LISA Pathfinder estaba en ESOC en Darmstadt, Alemania, con operaciones de ciencia y tecnología controladas desde ESAC en Madrid, España .
Estado
La nave alcanzó su ubicación operativa en órbita alrededor del punto de Lagrange L1 el 22 de enero de 2016, donde se sometió a la puesta en servicio de la carga útil. Las pruebas comenzaron el 1 de marzo de 2016. En abril de 2016, la ESA anunció que LISA Pathfinder demostró que la misión LISA es viable.
El 7 de junio de 2016, la ESA presentó los primeros resultados de dos meses de operación científica que muestran que la tecnología desarrollada para un observatorio de ondas gravitacionales con base en el espacio superó las expectativas. Los dos cubos en el corazón de la nave espacial están cayendo libremente por el espacio bajo la influencia de la gravedad sola, imperturbables por otras fuerzas externas, en un factor de 5 mejor que los requisitos para LISA Pathfinder. En febrero de 2017, BBC News informó que la sonda de gravedad había superado sus objetivos de rendimiento.
LISA Pathfinder se desactivó el 30 de junio de 2017.
El 5 de febrero de 2018, la ESA publicó los resultados finales. La precisión de las mediciones podría mejorarse aún más, más allá de los objetivos actuales para la futura misión LISA, debido a la ventilación de las moléculas de aire residuales y una mejor comprensión de las perturbaciones.
Ver también
- Telescopio de Einstein , un detector de ondas gravitacionales europeo
- GEO600 , un detector de ondas gravitacionales ubicado en Hannover, Alemania
- LIGO , un observatorio de ondas gravitacionales en EE. UU.
- Taiji 1, un demostrador de tecnología china para la observación de ondas gravitacionales lanzado en 2019
- Interferómetro Virgo , un interferómetro ubicado cerca de Pisa, Italia