Mission

Objectifs Scientifiques

LISA Pathfinder doit être le démonstrateur des technologies clés pour la mission LISA, collaboration ESA/NASA. Dans cet objectif, LISA Pathfinder emportera un instrument LPT (LISA Technology Package), un ensemble de moteurs à micro-propulsion et un logiciel de contrôle de compensation de traînée fournis par les instituts Européens et l'industrie, ainsi qu'un instrument DRS (Disturbance Reduction System) composé de moteurs à micro-propulsion et un logiciel de contrôle de compensation de traînée fournis par la NASA.

Les objectifs de la mission pour LTP sont de :

• Démontrer la compensation de traînées et le contrôle d'attitude d'un satellite avec deux masses d'épreuve de manière à isoler les masses des perturbations inertielles
  
  • Performances requises
    3x10^-14 ms^-2 Hz^-1/2, augmentant avec le carré de la fréquence (f²) au-dessus de 3 mHz, pour toute la bande de mesure de 1-30 mHz
  • Performances requises pour LISA
    3x10^-15 ms^-2 Hz^-1/2, augmentant avec le carré de la fréquence (f²) au-dessus de 3 mHz, pour toute la bande de mesure de 0.1 mHz - 1 Hz

• Démontrer la faisabilité d'utiliser l'interférométrie laser dans les régimes basses fréquences requis avec des performance aussi proches que possible de 10^-12 m Hz^-1/2 dans la bande de fréquence 1-30 mHz, requise pour la mission LISA
• Évaluer la longévité et la fiabilité des capacités des capteurs, des moteurs, des lasers et des optiques dans l'espace.

Mission

Lancement

LISA Pathfinder a été emmené en orbite depuis le port spatial de l'Europe en Guyane française par un lanceur Vega de l'ESA le 3 décembre 2015. Vega a mis le vaisseau sur une orbite elliptique de parking autour de la Terre avec un périgée à 200 km, une apogée à 1620 km et avec une inclinaison de 5,3°, aligné de manière à ce que le vaisseau puisse ensuite utiliser son propre système de propulsions éjectable pour faire la transition vers on orbite finale opérationnelle à L1.
L'accroissement de la vitesse requis pour atteindre l'apogée et l'injection en orbite opérationnelle est d'environ 3100 m/s. Lorsque le vaisseau était en transfert vers son orbite opérationnelle, le module de propulsion s'est séparé du vaisseau scientifique avant les opérations de compensation de traînée, pour éviter les perturbations qui seraient générées par les propergols résiduels agissants sur les capteurs inertiels.

Orbite opérationnelle

Orbite de transfert et orbite opérationnelle de LISA Pathfinder. Crédit : Astrium

L'orbite opérationnelle de LISA Pathfinder est une orbite Lissajous à 500 000 km x 800 000 km autour du premier Point de Lagrange (L1) du système Soleil-Terre. L'orbite Lissajous L1 a été choisie car c'est un endroit intrinsèquement 'calme' dans l'espace, loin des corps massifs, qui induisent des forces de marées sur les vaisseaux ; elle reçoit une illumination quasi-constante du Soleil ; et elle est à une distance quasi-constante de la Terre pour les communications. Cette orbite répond aux exigences strictes de LISA Pathfinder sur la stabilité thermique et gravitationnelle.

Cette orbite Lissajous, d'une période de 180 jours, est instable et des manœuvres périodiques de maintien à poste seront nécessaires - revenant à 1,8 m/s par an - ce qui sera fait en utilisant les propulseurs à gaz froid qui constituent le système de micro-propulsion du vaisseau.