E.Plagnol - LISA/LISAPathfinderJournée Spatiale19 Fevrier 2008 1 LISAPathfinder et LISA Les missions LISA et LISAPathfinder sont coordonnées par l'ESA

E.Plagnol - LISA/LISAPathfinder Journée Spatiale 19 Fevrier 2008 1

LISAPathfinder et LISA• Les missions LISA et

LISAPathfinder sont coordonnées par l'ESA et la Nasa

• L'ESA a la maîtrise de l'instrument.

• La Nasa a celle du lancement et des communications.

En Europe ...


•Le domaine de sensitivité de LISA permettra la détection, sur des périodes longues de temps, de nombreux systèmes émetteurs

de LISAPathfinder à LISA

Compact

binaries

Inertial mass noise

Shot noise

•Cette sensitivité n’est atteinte que grace à la maitrise de techniques difficiles à réaliser dans l’espace.

•LISAPathfinder est une mission de démonstration qui doit permettre de valider les technologies utilisées pour LISA.

•La lancement de LISAPathfinder est prévu entre mi et fin 2011.


Les objectifs de LISAPathfinder

1.Un système mécanique permettant la libération, après lancement, des masses avec un bruit résiduel très faible.

2.Une mesure de la position des masses par interférométrie :

3.L’utilisation de µ-moteurs pour garder le satellite centré sur la géodésique.

4.une méthode efficace de décharge des masses tests suite aux intéractions avec les rayons cosmiques.

La mesure des ondes gravitationelles par LISA repose sur la mesure de la distance relative entre des masses tests se mouvant sur des géodésiques.

La capacité à garder une "masse test" sur une géodésique, à l’abri de toute influence extérieure, implique :

9 pm / Hz

E.Plagnol - LISA/LISAPathfinder Journée Spatiale 19 Fevrier 2008

Le Lisa Technology PackageLes µ-moteurs

Les masses tests

Le LMUCNES-APC

Le LMECNES-APC

Le banc optique

Assemblage :Astrium U.K.

E.Plagnol - LISA/LISAPathfinder Journée Spatiale 19 Fevrier 2008

masses tests73% Au-27% Pt ; 2kg ; L = 46 mm

banc optiqueMesure de la distance entre les

masses, entre les masses et le banc, de la phase et des fréquences relatives des faisceaux lasers.

Le coeur de LISAPathfinder


1. Le transport et la libération des masses : "Le caging"•Les masses tests doivent pouvoir resister aux vibrations du lancement et être

libérées avec un minimum d'accélération residuelles.

•Il est important que la pression appliqué lors du lancement ne les déforme

pas.

•3 + 1 étapes : Libération progressive des pistons hydrauliques.

•Après leur libération mécanique, des forces électrostatiques sont appliqués

pour les freinées.

❶ ❷ ❸

CMSSCaging

Mechanism SubSystem

GPRM : Grabbing, Positioning, and Release Mechanism

3000 N 100 N 10 N


2. Le banc optique de mesure

Laser ModulatorOerlikon - CNES - APC

f0

f0+80MHz

f0 + 80MHz + ∆f


3. Les µ-moteurs•Les µ-moteurs (FEEP)

permettent de déplacer le satellite afin de garder les masses au centre de leur logement.

•L'ESA dévellope 2 types : les FEEP à fentes (Césium, Italie) et les FEEP à aiguilles (Indium, Autriche).

•Ces moteurs sont en cours d'essais de longues durées.

•La NASA devellope des moteurs colloidaux : moins puissants, temps de vie plus court .

Colloidal thrusters (Nasa)


Ce que fait l’APC•L'APC, mandaté par le CNES, contrôle la fabrication et les essais du

"Modulateur Laser" : P.Prat (APC, Project Manager)

•La société suisse Oerlikon est chargé de la fabrication sous le contrôle d'Astrium et de l'ESA (CNES).

•Le modulateur Laser fabrique, à partir d'un seul faisceau, deux faisceaux lasers, controlé en fréquence (AOM), en puissance et avec des retards optiques modulable. C'est un objet de haute technologie dont les performances sont délicates à tester : pureté spectrale, bruit de phase, stabilité,… (tests en labo ! )

Le module optique Le module electronique


Le lancement : mi-fin 2011

Launch Separation

LEOPTransferPhase

DespinOrbitCorr

Commiss-ioning Science Operations

LTP DRS ExtendedMission ?

3 months 6 months

•LPF launched into 200 x 1660 km,

•15 apogee raising manoeuvers,

•Propulsion module separates during transfer phase,

•Final orbit 500000 x 800000 km,

•Lisajous around L1 .


L'Analyse de données•L'objectif de la mission est de mesurer le bruit d'accélération résiduel d'une masse (3 10 -14

m.s-2 )

•Ceci se fait par une série de mesures (interférométrie) en "excitant" différents degrés de liberté du système.

•Un groupe a été constitué afin de definir et construire les logiciels nécessaires (Mathlab)

•Grâce à un CDD (CNES), nous pourrons participer activement à cet effort : dev. logiciels + algo.

Centre de traitement de données de l'APC

La maîtrise de la mission LISA passe

par une bonne compréhension de

LisaPathfinder


Nos activités sur LISA

•R&D (2 thèses) :

• Stabilisation laser sur molécule iode

• Lisa On Table : test de la supression des bruits laser résiduels.

•Salle Bas-Bruit / Basses-Fréquences,

• Essais de Phasemetres avec AEI (Hanovre)

•Simulation de LISA : LISACode (A.Petiteau), unique en Europe.

•Analyse des sources : LISA Mock data Challenge.

Les moyens humains•LISAPathfinder

•P.Prat (NPM), E.Plagnol (PI) : 20 %

•O.Jeannin ing. Optique (10%)

•CDD-CNES 100%

•R&D LISA

•H.Halloin, P.Prat, O.Jeannin, E de Vismes et O.Acef (SYRTE)

•Thèses : B.Argence et O.Turrazza

•Analyse Lisa

•G.Auger, H.Halloin, E.Porter et E.Plagnol

Team LISA APC


de LISAPathfinder à LISA

•Cosmic Vision (ESA) :

LISA est pré-sélectionné pour le 2ème tour

•BEPAC (NASA/DOE) : "On purely scientific grounds LISA is the mission that is most promising and least scientifically risky.

Thus, the committee gave LISA its highest scientific ranking."

•Decadal Survey (National Research Council's Astronomy

and Astrophysics Decadal survey) : en cours ...

En espérant un lancement en 2020 !

Documents

E.Plagnol - LISA/LISAPathfinderJournée Spatiale19 Fevrier 2008 1 LISAPathfinder et LISA Les missions LISA et LISAPathfinder sont coordonnées par l'ESA