Mission de validation des technologies de LISA (Laser Interferometer Space Antenna), un détecteur d’ondes gravitationnelles dans l’espace qui devrait être lancé au milieu des années 2030. RHEA a pris part à la mission tout au long des phases de conception, d’exploitation et de post-exploitation.

La mission LISA Pathfinder dans le temps

Lancement de la mission: 3 décembre 2015
Fin des activités: 18 juillet 2017

À propos de la mission LISA Pathfinder

LISA Pathfinder ready for launch. Image copyright: ESA–M. Pedoussaut, 2015
LISA Pathfinder ready for launch. © ESA–M. Pedoussaut, 2015

La mission LISA Pathfinder a été menée conjointement par l’Agence spatiale européenne (ESA) et la NASA. Elle avait pour but de valider plusieurs technologies novatrices essentielles au succès d’un futur interféromètre (un outil qui mesure et analyse l’interférence générée lorsque deux ondes ou plus sont fusionnées ou superposées) permettant d’observer les ondes gravitationnelles depuis l’espace.

La mission hébergeait l’ensemble technologique LISA (LTP, pour LISA Technology Package), développé par un consortium de représentants de l’industrie et d’instituts de recherche européens, ainsi que le système de réduction des perturbations (DRS, pour Disturbance Reduction System) fourni par la NASA.

Le LTP a été conçu dans le but de démontrer la possibilité que deux masses étalons soient placées en condition de chute libre dans l’espace avec très peu de bruit. Chaque masse de 2 kg était enfermée dans un boîtier distinct afin d’être maintenue en chute libre sans contact physique avec le satellite. Cette étape était essentielle pour être en mesure de détecter les ondes gravitationnelles dans l’espace par interférométrie laser, l’objectif même de LISA.

Le DRS était un ensemble de propulseurs à colloïdes exerçant des forces allant de 5 µN à 30 µN afin de diriger le satellite avec précision autour des masses étalons en chute libre.

At the core of LISA Pathfinder are the two test masses: a pair of identical 46 mm gold–platinum cubes, floating freely, several millimetres from the walls of their housings. The cubes are separated by 38 cm and linked only by laser beams to measure their position continuously. Image copyright: ESA/ATG medialab
Les deux masses d’essai sont des cubes identiques en or-platine de 46 mm, flottant librement à plusieurs millimètres des parois de leurs logements, reliés uniquement par des faisceaux laser pour mesurer leur position en continu. © ESA/ATG medialab

Principales réalisations techniques de LISA Pathfinder

Les résultats ont démontré que les masses étalons étaient quasi immobiles l’une par rapport à l’autre, avec une accélération relative inférieure à un millionième de milliardième de l’accélération gravitationnelle de la Terre. Cela correspond au poids d’un virus sur Terre.

Principales réalisations scientifiques de LISA Pathfinder

La mission LISA Pathfinder a été utilisée pour tester deux différentes méthodes visant à mesurer la constante de gravitation G de Newton, qui sert à déterminer la force exercée entre deux objets en raison de la gravité. Les résultats obtenus concordent avec la valeur recommandée par le CODATA (le comité des données du Conseil international pour la science). La première méthode se servait d’un système de suspension électrostatique pour mesurer la variation de l’accélération d’une masse étalon causée par une masse source déplacée. La deuxième méthode consistait à mesurer la variation de l’accélération relative entre deux masses étalons causée par une masse de réservoir de carburant qui varie lentement.

Les données recueillies par LISA Pathfinder ont également permis aux scientifiques de mieux comprendre la réduction de la fonction d’onde, un processus encore mal connu par lequel un système physique passe d’un régime quantique à un régime classique. (En savoir plus à propos de la contribution de la mission LISA Pathfinder dans le calcul des modèles de réduction de la fonction d’onde.)

Insolite, mais vrai

Le bruit influant sur les masses étalons en chute libre était si faible que nous pouvons affirmer avec certitude que les scientifiques et ingénieurs de la mission LISA Pathfinder ont créé l’endroit le plus silencieux qui soit..

Contribution de RHEA à la mission LISA Pathfinder

Le personnel de RHEA a joué un rôle clé au centre des activités scientifiques et technologiques de LISA Pathfinder, au Centre européen d’astronomie spatiale, participant à la mission durant une partie de la phase de conception et l’intégralité de la phase d’exploitation, de même que durant la phase de post-exploitation.

Notre équipe affectée à LISA Pathfinder comptait les membres suivants :

  • L’un des ingénieurs d’exploitation responsables des essais de mise au point et de la validation du logiciel de planification et du logiciel de développement télémétrique utilisés durant la mission. Il était également chargé de la conception de plusieurs simulations et campagnes d’essai utilisées pour former l’équipe qui participerait plus tard à l’exploitation de la mission.
  • Un ingénieur d’exploitation durant la phase d’exploitation. L’une de ces fonctions consistait à s’assurer que les expériences à réaliser à bord de LISA Pathfinder, comme l’exigeaient les scientifiques, étaient correctement converties en commandes pouvant être transmises au satellite après la mise à l’essai et la validation.
  • Le scientifique archiviste pour la phase de post-exploitation était responsable de superviser l’élaboration des archives de la mission LISA Pathfinder
  • et l’intégration de données validées.

En outre, le système MOIS de RHEA a été utilisé pour la préparation et la gestion des procédures de la mission.

The LISA Pathfinder Dedicated Control Room is located at ESOC, ESA's European Space Operations Centre, Darmstadt, Germany. Image copyright: ESA/J. Mai
La salle de contrôle dédiée à LISA Pathfinder à l’ESOC, le Centre Européen des Opérations Spatiales de l’ESA, Darmstadt, Allemagne. © ESA/J. Mai

Image principale : LISA Pathfinder fonctionnera à partir d’un point d’observation dans l’espace à environ 1,5 million de km de la Terre vers le Soleil, en orbite autour du premier point de Lagrange Soleil-Terre, L1. © ESA–C.Carreau