ลิซ่า พาธไฟน์เดอร์

แบบจำลองยานอวกาศLISA Pathfinder
ประเภทภารกิจ	การวัดความแม่นยำสูง, เครื่องสาธิตเทคโนโลยีสำหรับการสังเกตคลื่นแรงโน้มถ่วง
ผู้ปฏิบัติงาน	ESA [ 1 ]
รหัส COSPAR	2015-070A
หมายเลข SATCAT	41043
ระยะเวลาของภารกิจ	576 วัน
คุณสมบัติของยานอวกาศ
ผู้ผลิต	แอร์บัส ดีเฟนซ์ แอนด์ สเปซ
ปล่อยมวล	1,910 กก. (4,210 ปอนด์) [ 1 ]
มวล BOL	480 กก. (1,060 ปอนด์) [ 2 ]
มวลแห้ง	810 กิโลกรัม (1,790 ปอนด์)
มวลบรรทุก	125 กก. (276 ปอนด์)
มิติ	2.9 ม. × 2.1 ม. (9.5 ฟุต × 6.9 ฟุต)
เริ่มภารกิจ
วันที่เปิดตัว	3 ธันวาคม 2015, 04:04:00 UTC [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
จรวด	เวก้า ( VV06 )
จุดปล่อยจรวด	คูรูเอลวี
ผู้รับเหมา	อาริแอนสเปซ
สิ้นสุดภารกิจ
การกำจัด	ปลดประจำการ
ปิดใช้งานแล้ว	30 มิถุนายน 2560
พารามิเตอร์วงโคจร
ระบบอ้างอิง	ดวงอาทิตย์–โลก L 1
ระบอบการปกครอง	วงโคจรลิสซาจูส์
ระดับความสูงจุดใกล้ที่สุด	500,000 กิโลเมตร (310,000 ไมล์)
ระดับความสูงของจุดสูงสุดของวงโคจร	800,000 กิโลเมตร (500,000 ไมล์)
ความโน้มเอียง	60 องศา
ยุค	วางแผนไว้
ทรานสปอนเดอร์
วงดนตรี	แถบ X
แบนด์วิดท์	7 กิโลบิต/วินาที
เครื่องดนตรี
เครื่องวัดการรบกวนด้วยเลเซอร์ ~36.7 ซม.
ตราสัญลักษณ์ ESA ยุคปัจจุบัน (ทศวรรษ 2010) โครงการ Horizon 2000 Plus (โครงการวิทยาศาสตร์ )

LISA Pathfinder (LPF)เป็นภารกิจอวกาศขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 3 ธันวาคม 2015 ด้วยจรวด Vegaและปฏิบัติการจนถึงเดือนกรกฎาคม 2017 ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}ภารกิจนี้ทดสอบเทคโนโลยีสำคัญที่จำเป็นสำหรับLaser Interferometer Space Antenna (LISA) ซึ่งเป็น หอดู ดาวคลื่นความโน้มถ่วง ของ ESA ที่วางแผนจะปล่อยขึ้นสู่อวกาศในปี 2035 ^{[ 6 ]}เดิมทีภารกิจนี้รู้จักกันในชื่อ Small Missions for Advanced Research in Technology-2 (SMART-2) ของ โครงการวิทยาศาสตร์ Small Missions for Advanced Research in Technologyของ ESA ระยะวิทยาศาสตร์ของ LISA Pathfinder เริ่มต้นเมื่อวันที่ 1 มีนาคม 2016 และกินเวลานานเกือบสิบหกเดือน^{[ 7 ] [ 8 ]}ในเดือนมิถุนายน 2016 ESA ประกาศว่า LISA Pathfinder แสดงให้เห็นว่าภารกิจ LISA เป็นไปได้^{[ 9 ]}ปูทางไปสู่การนำภารกิจ LISA มาใช้อย่างเป็นทางการ^{[ 10 ]}

ภารกิจนี้มีค่าใช้จ่าย 490 ล้านยูโร^{[ 11 ]}เกี่ยวข้องกับสถาบันวิจัยและบริษัทอวกาศจากหลายประเทศในยุโรป รวมถึงองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ ของสหรัฐอเมริกา (NASA) ^{[ 12 ] [ 13 ]}

LISA Pathfinder เป็นภารกิจพิสูจน์แนวคิด เพื่อพิสูจน์ว่ามวลทั้งสอง (ที่เรียกว่ามวลทดสอบ) สามารถบินผ่านอวกาศได้โดยไม่ถูกสัมผัส แต่ได้รับการปกป้องจากยานอวกาศ และรักษาตำแหน่งสัมพัทธ์ของพวกมันด้วยความแม่นยำที่จำเป็นต่อการสร้างหอดูดาวคลื่นแรงโน้มถ่วงอย่างเต็มรูปแบบ วัตถุประสงค์หลักคือการลดแรงภายนอกที่กระทำต่อมวลทดสอบให้น้อยที่สุด เพื่อรับประกันการเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากการเคลื่อนที่ตามเส้นทางจีโอเดสิกและเพื่อวัดการกระจัดสัมพัทธ์ของพวกมันด้วยความแม่นยำสูง การทดลองส่วนใหญ่ในฟิสิกส์แรงโน้มถ่วงจำเป็นต้องวัดความเร่งสัมพัทธ์ระหว่างอนุภาคทดสอบอ้างอิงจีโอเดสิกที่ตกลงมาอย่างอิสระ^{[ 14 ]}

LISA Pathfinder เป็นที่ตั้งของ เครื่องวัดการรบกวนด้วยเลเซอร์ ขนาดเล็กกว่าพิโคเมตรเครื่องแรกที่เคยถูกส่งขึ้นไปในอวกาศ^{[ 15 ]}ซึ่งสามารถติดตามการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของมวลทดสอบสองก้อนที่อยู่ห่างกันประมาณ 38 ซม. ในยานอวกาศลำเดียว สำหรับหอดูดาวคลื่นความโน้มถ่วงLISA [ ^{16 ] ยานอวกาศแต่ละลำจากทั้งหมดสามลำจะบรรทุกมวลทดสอบสอง ก้อน}ที่อยู่ห่างกัน 2.5 ล้านกิโลเมตร^{[ 17 ]}วิทยาศาสตร์ของ LISA Pathfinder ประกอบด้วยการวัดและสร้างแบบจำลองทางกายภาพที่ยึดโยงด้วยการทดลองสำหรับผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ทั้งหมด รวมถึงแรงที่หลงเหลือและข้อจำกัดในการวัดทางแสง ซึ่งจำกัดความสามารถในการสร้างและวัดกลุ่มอนุภาคทดสอบที่ตกลงมาอย่างอิสระที่สมบูรณ์แบบ ซึ่งจะเป็นอุดมคติสำหรับภารกิจติดตามผลของ LISA ^{[ 18 ]}

LISA จะปล่อยให้มวลทดสอบสองก้อนตกลงมาอย่างอิสระตามแนวแกนระหว่างยานอวกาศ โดยใช้เครื่องยนต์ขับดัน ขนาดไมโคร นิวตัน ควบคุมการเคลื่อนที่ของยานอวกาศให้ติดตามมวลทดสอบเหล่านั้น อย่างไรก็ตาม ใน LISA Pathfinder การตกลงมาอย่างอิสระโดยสมบูรณ์นั้นเป็นไปไม่ได้ เนื่องจากมวลทดสอบทั้งสองถูกบรรจุอยู่ภายในยานอวกาศลำเดียวกัน ดังนั้น ยานอวกาศจึงสามารถติดตามมวลเพียงก้อนเดียวในการตกลงมาอย่างอิสระ และถูกบังคับให้ใช้ แรง ป้อนกลับ ไปยังมวลทดสอบอีกก้อนหนึ่ง ด้วยวิธีนี้ ยานอวกาศจึงทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันแรงภายนอกที่ก่อกวน โดยเฉพาะอย่างยิ่งแรงดันรังสีจากดวงอาทิตย์ ซึ่งมีขนาดมากจนอาจทำให้ภารกิจไม่สำเร็จตามข้อกำหนด การวัดทางวิทยาศาสตร์หลักของ LISA Pathfinder จึงเป็นการ วัดความเร่งเชิงอนุพันธ์นอกวงจรระหว่างมวลทดสอบทั้งสอง

LISA Pathfinder ถูกประกอบโดยAirbus Defence and Spaceในเมืองสตีเวนิจ (สหราชอาณาจักร) ภายใต้สัญญากับองค์การอวกาศยุโรป โดยบรรทุก "ชุดเทคโนโลยี LISA" ของยุโรป ซึ่งประกอบด้วยเซ็นเซอร์เฉื่อย อินเตอร์เฟอโรเมตร และอุปกรณ์ที่เกี่ยวข้อง รวมถึงระบบควบคุมแบบไร้แรงต้านสองระบบ ได้แก่ ระบบของยุโรปที่ใช้ไมโครทรัสเตอร์ก๊าซเย็น (คล้ายกับที่ใช้ในGaia ) และ "ระบบลดการรบกวน" ที่สร้างโดยสหรัฐอเมริกา โดยใช้เซ็นเซอร์ของยุโรปและ ระบบ ขับเคลื่อนไฟฟ้าที่ใช้หยดคอลลอยด์ที่แตกตัวเป็นไอออนซึ่งเร่งความเร็วในสนามไฟฟ้า^{[ 19 ]} ระบบ ทรัสเตอร์คอลลอยด์ (หรือ " ทรัสเตอร์ อิเล็กโทรสเปรย์ ") สร้างโดยBusekและส่งมอบให้กับJPLเพื่อรวมเข้ากับยานอวกาศ^{[ 20 ]}

ชุดเทคโนโลยี LISA (LTP) ถูกประกอบขึ้นโดย Airbus Defence and Space Germany แต่เครื่องมือและส่วนประกอบต่างๆ นั้นจัดหาโดยสถาบันที่ร่วมสนับสนุนทั่วยุโรป ข้อกำหนดทางเทคนิคเกี่ยวกับการลดสัญญาณรบกวนในเครื่องวัดการรบกวนนั้นเข้มงวดมาก ซึ่งหมายความว่าการตอบสนองทางกายภาพของเครื่องวัดการรบกวนต่อสภาวะแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลง เช่น อุณหภูมิ จะต้องลดลงให้เหลือน้อยที่สุด

ศูนย์ควบคุมภารกิจของ LISA Pathfinder อยู่ที่ESOCในเมืองดาร์มสตัดท์ ประเทศเยอรมนีโดยมีศูนย์ควบคุมการดำเนินงานด้านวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีอยู่ที่ESACในเมืองมาดริด ประเทศสเปน^{[ 21 ]}

ยานอวกาศลำนี้ถูกปล่อยครั้งแรกโดยเที่ยวบิน VV06 ของ Vega เข้าสู่วงโคจรจอด LEOรูปวงรีจากนั้นจึงทำการเผาไหม้สั้นๆ ทุกครั้งที่ ผ่านจุดใกล้ โลกที่สุดค่อยๆ เพิ่มจุดไกลโลกที่สุดให้เข้าใกล้กับวงโคจรฮาโล ที่ตั้งใจไว้รอบ จุดL1 _ของโลกและดวงอาทิตย์^{[ 1 ] [ 22 ] [ 23 ]}

ภาพเคลื่อนไหวแสดง วิถีการโคจรของ ยาน LISA Pathfinder

มุมมองขั้วโลก

มุมมองเส้นศูนย์สูตร

มองจากดวงอาทิตย์

   โลก ·  ลิซ่า พาธไฟน์เดอร์

ยานอวกาศไปถึงตำแหน่งปฏิบัติการในวงโคจรบริเวณจุด Lagrange L1 เมื่อวันที่ 22 มกราคม 2016 ซึ่งมีการทดสอบการทำงานของอุปกรณ์บรรทุก^{[ 24 ]}การทดสอบเริ่มต้นเมื่อวันที่ 1 มีนาคม 2016 ^{[ 25 ]}ในเดือนเมษายน 2016 ESA ประกาศว่า LISA Pathfinder แสดงให้เห็นว่าภารกิจ LISA สามารถทำได้^{[ 26 ]}

เมื่อวันที่ 7 มิถุนายน 2016 ESA ได้นำเสนอผลลัพธ์แรกของการดำเนินงานทางวิทยาศาสตร์เป็นเวลาสองเดือน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นสำหรับหอดูดาวคลื่นแรงโน้มถ่วงในอวกาศนั้นเกินความคาดหมาย ลูกบาศก์สองลูกที่อยู่ใจกลางยานอวกาศกำลังตกลงมาอย่างอิสระในอวกาศภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว โดยไม่ถูกรบกวนจากแรงภายนอกอื่น ๆ ซึ่งดีกว่าข้อกำหนดสำหรับ LISA Pathfinder ถึง 5 เท่า^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}ในเดือนกุมภาพันธ์ 2017 BBC News รายงานว่าโพรบแรงโน้มถ่วงได้บรรลุเป้าหมายด้านประสิทธิภาพแล้ว^{[ 30 ]}

LISA Pathfinder ถูกปิดใช้งานเมื่อวันที่ 30 มิถุนายน 2560 ^{[ 31 ]}

• กล้องโทรทรรศน์ไอน์สไตน์เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงของยุโรป
• GEO600คือเครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงที่ตั้งอยู่ในเมืองฮันโนเวอร์ ประเทศเยอรมนี
• LIGOหอดูดาวคลื่นความโน้มถ่วงในสหรัฐอเมริกา
• ยานไท่จี 1 เป็นยานสาธิตเทคโนโลยีของจีนสำหรับการสังเกตการณ์คลื่นความโน้มถ่วง ซึ่งปล่อยขึ้นสู่อวกาศในปี 2019
• เครื่องวัดการแทรกสอดแสงเวอร์โก้ (Virgo interferometer ) เป็นเครื่องวัดการแทรกสอดแสงที่ตั้งอยู่ใกล้กับเมืองปิซา ประเทศอิตาลี

Wikimedia Commons มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับLISA Pathfinder

• หน้าแรกของ LISA และ LISA Pathfinder
• บ้านภารกิจ LISA Pathfinder ที่ ESA
• LISA Pathfinder ที่ eoPortal ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 17 ตุลาคม 2015 ที่Wayback Machine
• สถาบันแม็กซ์พลังค์เพื่อฟิสิกส์แรงโน้มถ่วง (สถาบันอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ฮันโนเวอร์) เก็บถาวรเมื่อวันที่ 17 พฤษภาคม 2016 ที่Wayback Machine