LISA Pathfinder

LISA Pathfinder (LPF) fue una misión espacial de la Agencia Espacial Europea (ESA). Fue lanzada el 3 de diciembre de 2015 en un cohete Vega y operó hasta julio de 2017. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} La misión probó tecnologías clave necesarias para la Antena Espacial de Interferometría Láser (LISA), un observatorio de ondas gravitacionales de la ESA cuyo lanzamiento estaba previsto para 2035. ^{[ 6 ]} Anteriormente, la misión se conocía como Small Missions for Advanced Research in Technology-2 (SMART-2) del programa científico Small Missions for Advanced Research in Technology de la ESA. La fase científica de LISA Pathfinder comenzó el 1 de marzo de 2016 y duró casi dieciséis meses. ^{[ 7 ] [ 8 ]} En junio de 2016, la ESA anunció que LISA Pathfinder demostró que la misión LISA es factible, ^{[ 9 ]} allanando el camino para la adopción oficial de la misión LISA. ^{[ 10 ]}

El coste de la misión fue de 490 millones de euros. ^{[ 11 ]} Participaron institutos de investigación y empresas espaciales de muchos países europeos, así como la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) de Estados Unidos. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

LISA Pathfinder fue una misión de prueba de concepto, cuyo objetivo era demostrar que las dos masas (conocidas como masas de prueba) podían viajar por el espacio, sin ser tocadas pero protegidas por la nave espacial, y mantener sus posiciones relativas con la precisión necesaria para la realización de un observatorio completo de ondas gravitacionales. Los objetivos principales eran minimizar las fuerzas externas que actuaban sobre las masas de prueba, garantizando pequeñas desviaciones del movimiento geodésico , y medir su desplazamiento relativo con alta precisión. Gran parte de la experimentación en física gravitacional requiere medir la aceleración relativa entre partículas de prueba de referencia geodésicas en caída libre. ^{[ 14 ]}

LISA Pathfinder albergó el primer interferómetro láser subpicómetro jamás enviado al espacio, ^{[ 15 ]} capaz de rastrear el desplazamiento relativo de las dos masas de prueba, situadas a unos 38 cm de distancia en una sola nave espacial. Para el observatorio de ondas gravitacionales LISA , ^{[ 16 ]} cada una de las tres naves espaciales separadas albergará dos masas de prueba, separadas por 2,5 millones de kilómetros. ^{[ 17 ]} 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 . ^{[ 18 ]}

LISA hará que sus pares de masas de prueba caigan libremente a lo largo de los ejes de la nave espacial, con propulsores de micro- Newton que controlarán el movimiento de la nave para seguir las masas de prueba. Sin embargo, en LISA Pathfinder, la caída libre completa no fue posible, ya que las dos masas de prueba estaban encerradas en la misma nave espacial. Por lo tanto, la nave espacial solo pudo seguir una de las dos masas en su caída libre y se vio obligada a aplicar fuerzas de retroalimentación a la segunda masa de prueba. De esta manera, la nave espacial actuó como un escudo activo contra fuerzas externas ruidosas, especialmente la presión de la radiación solar, cuya magnitud impediría que la misión cumpliera sus requisitos. Por consiguiente, la principal medición científica de LISA Pathfinder fue la aceleración diferencial fuera del bucle entre las dos masas de prueba.

LISA Pathfinder fue ensamblada por Airbus Defence and Space en Stevenage (Reino Unido), bajo contrato con la Agencia Espacial Europea. Llevaba un "Paquete Tecnológico LISA" europeo que comprendía sensores inerciales, un interferómetro e instrumentación asociada, así como dos sistemas de control sin resistencia aerodinámica: uno europeo que utilizaba micropropulsores de gas frío (similares a los utilizados en Gaia ) y un "Sistema de Reducción de Perturbaciones" de fabricación estadounidense que utilizaba los sensores europeos y un sistema de propulsión eléctrica que emplea gotas ionizadas de un coloide aceleradas en un campo eléctrico . ^{[ 19 ]} El sistema de propulsores coloidales (o " propulsores de electrospray ") fue construido por Busek y entregado al JPL para su integración con la nave espacial. ^{[ 20 ]}

El centro de control de la misión LISA Pathfinder estaba en ESOC en Darmstadt, Alemania, mientras que las operaciones científicas y tecnológicas se controlaban desde ESAC en Madrid, España . ^{[ 21 ]}

órbita de Lissajous

La nave espacial fue lanzada inicialmente por el vuelo VV06 de Vega a una órbita de estacionamiento LEO elíptica . Desde allí, realizó un breve encendido cada vez que pasó el perigeo , elevando lentamente el apogeo hacia la órbita de halo prevista alrededor del punto L1 Tierra- _Sol . ^{[ 1 ] [ 22 ] [ 23 ]}

Animación de la trayectoria de LISA Pathfinder

Vista polar

Vista ecuatorial

Visto desde el Sol

  Tierra · LISA Pathfinder   

Cronología y resultados

La nave espacial alcanzó su ubicación operativa en órbita alrededor del punto de Lagrange L1 el 22 de enero de 2016, donde se llevó a cabo la puesta en servicio de la carga útil. ^{[ 24 ]} Las pruebas comenzaron el 1 de marzo de 2016. ^{[ 25 ]} En abril de 2016, la ESA anunció que LISA Pathfinder demostró que la misión LISA es factible. ^{[ 26 ]}

El 7 de junio de 2016, la ESA presentó los primeros resultados de dos meses de operación científica, demostrando que la tecnología desarrollada para un observatorio espacial de ondas gravitacionales superaba las expectativas. Los dos cubos en el corazón de la nave espacial caen libremente por el espacio bajo la influencia de la gravedad únicamente, sin verse afectados por otras fuerzas externas, con un rendimiento cinco veces superior al requerido para LISA Pathfinder. ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]} En febrero de 2017, BBC News informó que la sonda de gravedad había superado sus objetivos de rendimiento. ^{[ 30 ]}

LISA Pathfinder fue desactivado el 30 de junio de 2017. ^{[ 31 ]}

• Telescopio Einstein , un detector europeo de ondas gravitacionales.
• GEO600 , un detector de ondas gravitacionales ubicado en Hannover, Alemania.
• LIGO , un observatorio de ondas gravitacionales en EE. UU.
• Taiji 1, un demostrador tecnológico chino para la observación de ondas gravitacionales lanzado en 2019.
• Interferómetro de Virgo , un interferómetro ubicado cerca de Pisa, Italia.

• Página principal de LISA y LISA Pathfinder
• La misión LISA Pathfinder se encuentra en la sede de la ESA.
• LISA Pathfinder en eoPortal Archivado el 17/10/2015 en Wayback Machine
• Instituto Max Planck de Física Gravitacional (Instituto Albert Einstein de Hannover) Archivado el 17 de mayo de 2016 en Wayback Machine.