LISA Pathfinder - LISA Pathfinder
.jpg) Modelo da nave espacial LISA Pathfinder
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| Tipo de missão | Demonstrador de tecnologia |
|---|---|
| Operador | ESA |
| COSPAR ID | 2015-070A |
| SATCAT nº | 41043 
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| Duração da missão | 576 dias |
| Propriedades da espaçonave | |
| Fabricante | Airbus Defense and Space |
| Massa de lançamento | 1.910 kg (4.210 lb) |
| Massa BOL | 480 kg (1.060 lb) |
| Massa seca | 810 kg (1.790 lb) |
| Massa de carga útil | 125 kg (276 lb) |
| Dimensões | 2,9 m × 2,1 m (9,5 pés × 6,9 pés) |
| Início da missão | |
| Data de lançamento | 3 de dezembro de 2015, 04:04:00 UTC |
| Foguete | Vega ( VV06 ) |
| Local de lançamento | Kourou ELV |
| Contratante | Arianespace |
| Fim da missão | |
| Disposição | Descomissionado |
| Desativado | 30 de junho de 2017 |
| Parâmetros orbitais | |
| Sistema de referência | Sol-Terra L 1 |
| Regime | Órbita de Lissajous |
| Altitude do Periapsis | 500.000 km (310.000 mi) |
| Altitude de Apoapsis | 800.000 km (500.000 mi) |
| Inclinação | 60 graus |
| Época | Planejado |
| Transponders | |
| Banda | Banda X |
| Largura de banda | 7 kbit / s |
| Instrumentos | |
| Interferômetro de laser de ~ 36,7 cm | |
 Insígnia de astrofísica da ESA para LISA Pathfinder | |
O LISA Pathfinder , anteriormente chamado de Pequenas Missões para Pesquisa Avançada em Tecnologia-2 ( SMART-2 ), era uma espaçonave da ESA que foi lançada em 3 de dezembro de 2015 a bordo do vôo Vega VV06 . A missão testou as tecnologias necessárias para a Antena Espacial do Interferômetro de Laser (LISA), um observatório de ondas gravitacionais da ESA planejado para ser lançado em 2034. A fase científica começou em 8 de março de 2016 e durou quase dezesseis meses. Em abril de 2016, a ESA anunciou que o LISA Pathfinder demonstrou que a missão LISA é viável.
O custo estimado da missão foi de € 400 milhões.
Missão
O LISA Pathfinder colocou duas massas de teste em uma queda livre gravitacional quase perfeita e controlou e mediu seu movimento relativo com uma precisão sem precedentes. O interferômetro a laser mediu a posição relativa e a orientação das massas com uma precisão de menos de 0,01 nanômetros, uma tecnologia considerada sensível o suficiente para detectar ondas gravitacionais pela missão seguinte, a Antena Espacial do Interferômetro a Laser (LISA).
O interferômetro era um modelo de um braço do interferômetro LISA final, mas reduzido de milhões de quilômetros de comprimento para 40 cm. A redução não alterou a precisão da medição da posição relativa, nem afetou os vários distúrbios técnicos produzidos pela espaçonave ao redor do experimento, cuja medição era o objetivo principal do LISA Pathfinder. A sensibilidade às ondas gravitacionais, no entanto, é proporcional ao comprimento do braço, e isso é reduzido vários bilhões de vezes em comparação com o experimento LISA planejado.
LISA Pathfinder foi uma missão liderada pela ESA. Envolveu empresas espaciais europeias e institutos de pesquisa da França, Alemanha, Itália, Holanda, Espanha, Suíça, Reino Unido e a agência espacial americana NASA.
Ciência LISA Pathfinder
LISA Pathfinder foi uma missão de prova de conceito para provar que as duas massas podem voar pelo espaço, intocadas, mas protegidas pela espaçonave, e manter suas posições relativas com a precisão necessária para realizar um observatório de ondas gravitacionais completo planejado para lançamento em 2034. O objetivo principal era medir os desvios do movimento geodésico . Grande parte da experimentação em física gravitacional requer a medição da aceleração relativa entre partículas de teste de referência geodésica em queda livre.
No LISA Pathfinder, o rastreamento preciso da massa interteste por interferometria óptica permitiu aos cientistas avaliar a aceleração relativa das duas massas de teste, situadas a cerca de 38 cm de distância em uma única espaçonave. A ciência do LISA Pathfinder consistia em medir e criar um modelo físico experimentalmente ancorado para todos os efeitos espúrios - incluindo forças dispersas e limites de medição óptica - que limitam a capacidade de criar e medir a constelação perfeita de partículas de teste em queda livre que seria ideal para a missão de acompanhamento LISA .
Em particular, verificou:
- Controle de atitude livre de arrasto de uma nave espacial com duas massas de prova,
- A viabilidade da interferometria a laser na banda de frequência desejada (o que não é possível na superfície da Terra), e
- A confiabilidade e longevidade dos vários componentes - sensores capacitivos, microtrusters, lasers e ópticas.
Para a missão de acompanhamento, LISA , as massas de teste serão pares de cubos de ouro / platina de 2 kg alojados em cada uma das três espaçonaves separadas com 2,5 milhões de quilômetros de distância.
Projeto de nave espacial
O LISA Pathfinder foi montado pela Airbus Defense and Space em Stevenage (Reino Unido), sob contrato com a Agência Espacial Europeia. Ele carregava um "Pacote de Tecnologia LISA" europeu compreendendo sensores inerciais, interferômetro e instrumentação associada, bem como dois sistemas de controle sem arrasto: um europeu usando micro-propulsores de gás frio (semelhantes aos usados em Gaia ), e um construído nos EUA "Sistema de Redução de Perturbação" usando os sensores europeus e um sistema de propulsão elétrica que usa gotículas ionizadas de um colóide acelerado em um campo elétrico . O sistema de propulsão coloidal (ou " propulsor de electrospray ") foi construído por Busek e entregue ao JPL para integração com a nave espacial.
Instrumentação
O LISA Technology Package (LTP) foi integrado pela Airbus Defense and Space Germany, mas os instrumentos e componentes foram fornecidos por instituições contribuintes em toda a Europa. Os requisitos técnicos de rejeição de ruído do interferômetro eram muito rigorosos, o que significa que a resposta física do interferômetro às mudanças nas condições ambientais, como temperatura, deve ser minimizada.
Influências ambientais
Na missão de acompanhamento, eLISA, os fatores ambientais influenciarão as medições que o interferômetro realiza. Essas influências ambientais incluem campos eletromagnéticos dispersos e gradientes de temperatura, que podem ser causados pelo aquecimento solar da espaçonave de maneira desigual ou mesmo por instrumentação quente dentro da própria espaçonave. Portanto, o LISA Pathfinder foi projetado para descobrir como tais influências ambientais mudam o comportamento dos sensores inerciais e de outros instrumentos. O LISA Pathfinder voou com um pacote de instrumentos extenso que pode medir a temperatura e os campos magnéticos nas massas de teste e na bancada óptica. A espaçonave foi até equipada para estimular o sistema artificialmente: carregava elementos de aquecimento que podem aquecer a estrutura da espaçonave de maneira desigual, distorcendo a bancada óptica e permitindo aos cientistas ver como as medições mudam com a variação de temperaturas.
Órbita de Lissajous
A espaçonave foi lançada pela primeira vez pelo vôo Vega VV06 em uma órbita de estacionamento elíptica LEO . A partir daí, ele executou uma curta queima cada vez que o perigeu era passado, elevando lentamente o apogeu para mais perto da órbita do halo pretendida em torno do ponto Terra-Sol L 1 .
Operações de espaçonaves
O controle da missão do LISA Pathfinder foi no ESOC em Darmstadt, Alemanha, com operações de ciência e tecnologia controladas pelo ESAC em Madrid, Espanha .
Status
A espaçonave atingiu seu local operacional em órbita ao redor do ponto Lagrange L1 em 22 de janeiro de 2016, onde passou por comissionamento de carga útil. Os testes começaram em 1 de março de 2016. Em abril de 2016, a ESA anunciou que o LISA Pathfinder demonstrou que a missão LISA é viável.
A 7 de junho de 2016, a ESA apresentou os primeiros resultados de dois meses de operação científica, mostrando que a tecnologia desenvolvida para um observatório de ondas gravitacionais com base no espaço estava a exceder as expectativas. Os dois cubos no coração da espaçonave estão caindo livremente pelo espaço sob a influência da gravidade sozinha, sem serem perturbados por outras forças externas, a um fator de 5 a melhor do que os requisitos para LISA Pathfinder. Em fevereiro de 2017, a BBC News informou que a sonda de gravidade excedeu suas metas de desempenho.
O LISA Pathfinder foi desativado em 30 de junho de 2017.
Em 5 de fevereiro de 2018, a ESA publicou os resultados finais. A precisão das medições poderia ser melhorada ainda mais, além das metas atuais para a futura missão LISA, devido à ventilação de moléculas de ar residuais e melhor compreensão dos distúrbios.
Veja também
- Telescópio Einstein , um detector de ondas gravitacionais europeu
- GEO600 , um detector de ondas gravitacionais localizado em Hannover, Alemanha
- LIGO , um observatório de ondas gravitacionais nos EUA
- Taiji 1, um demonstrador de tecnologia chinês para observação de ondas gravitacionais lançado em 2019
- Interferômetro de Virgem , um interferômetro localizado perto de Pisa, Itália