Lisa Pathfinder pomoże zrozumieć fale grawitacyjne

Rozpoczęły się przygotowania do startu z kosmodromu Kourou w Gujanie Francuskiej pojazdu LISA Pathfinder, czyli demonstratora technologii wykrywania fal grawitacyjnych opracowanego przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Misja ma się rozpocząć w dniu 2 grudnia 2015 na pokładzie europejskiej rakiety nośnej Vega. Nad projektem czuwa zespół inżynierów Airbus Defence and Space.

Zbudowany przez Airbus Defence and Space statek kosmiczny Lisa Pathfinder ma masę 1,9 tony. Po starcie będzie przez dwa tygodnie podwyższał swoją orbitę z wykorzystaniem specjalnego modułu napędowego, również zbudowanego przez Airbus Defence and Space, który zostanie uruchomiony sześciokrotnie. Po ostatnim włączeniu ciągu i sprawdzeniu stanu statku kosmicznego, moduł napędowy zostanie odrzucony, około 51 dni po starcie.

Statek kosmiczny będzie kontynuował podróż do pierwszego punktu libracyjnego (punktu Lagrange’a, L1) w odległości 1,5 mln kilometrów od Ziemi. Jego orbitą operacyjną będzie wtedy trajektoria Lissajous o wymiarach 500,000 km x 800,000 km wokół punktu L1. Podczas fazy dryfowania zostanie przetestowana i zweryfikowana sama platforma oraz dwa systemy napędowe (silnik na zimny gaz oraz koloidalne mikronewtonowe silniki manewrowe)

Przygotowania do właściwej części misji zaczną się 24 dni po odrzuceniu modułu napędowego. Trzy tygodnie zajmie uruchamianie modułu naukowego. Następnie zacznie się sześciomiesięczna misja główna.

Demonstrator przenosi moduł LISA Technology Package (LTP) mający masę około 150 kilogramów. Składa się on z interferometru laserowego, który mierzy zmiany odległości między dwoma precyzyjnie wykonanymi, złoto-platynowymi masami testowymi o masie 1,96 kilogramów każda.

Kiedy sonda znajdzie się na orbicie wokół punktu L1, masy zostaną uwolnione z mechanizmu blokującego i będą utrzymywane w miejscu przez słabe pole elektrostatyczne, którym można bardzo precyzyjnie sterować. Interferometr laserowy mierzy względne położenie i orientację mas – które będą oddalone o około 40 centymetrów – z dokładnością większą niż jedna milionowa średnicy ludzkiego włosa, czyli 0,01 nanometra.

W LISA Pathfinder zastosowano też dwa typu mikroskopijnych silników manewrowych, tak małych, że jeden ledwie wystarczyłby do zatrzymania płatka śniegu spadającego na ziemię. Dzięki nim statek kosmiczny będzie mógł przeciwstawić się działaniu zewnętrznych sił, takich jak ciśnienie promieniowania słonecznego, aby odizolować masy testowe od wszelkich zewnętrznych wpływów. Podczas misji zostaną przetestowane dwa takie systemy mikronapędowe, jeden opracowany w Europie, a drugi w laboratoriach NASA. ESA wybrała badania grawitacji jako temat naukowy swojej trzeciej misji typu L (L3), do której satelita w rodzaju LISA był głównym kandydatem. Badania fal grawitacyjnych pozwolą astronomom studiować wszechświat na nowe sposoby, a przyszłe systemy teleskopowe będą mogły obserwować egzotyczne źródła, takie jak kolizje supermasywnych czarnych dziur

Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) powierzyła budowę sondy LISA Pathfinder brytyjskiemu oddziałowi Airbus Defence and Space, który jest odpowiedzialny za dostarczenie zintegrowanego, gotowego do lotu satelity. Niemiecki oddział Airbus Defence and Space skonstruował z kolei moduł LTP na zlecenie ESA i Niemieckiego Centrum Lotniczo-Kosmicznego (DLR) we współpracy z europejskimi firmami i instytutami badawczymi.