Lisa Pathfinder : la mission

Vous avez suivi les préparatifs de la mission Lisa Pathfinder grâce à ma collègue Vicki Lonnon à travers son blog (traductions dans le dossier spécial), mais que va faire Lisa Pathfinder une fois dans l’espace ?

Une mission scientifique sans précédents

Cette mission d’avant-garde entend servir l’une des plus ambitieuses entreprises scientifiques à ce jour : démontrer les éléments fondamentaux de la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein.
Plutôt que de voir l’espace uniquement comme le théâtre des événements de l’univers, Albert Einstein le considérait comme une entité dynamique : l’espace-temps. Selon sa théorie générale de la relativité, l’espace-temps est déformé par toute matière qui s’y trouve. Les corps massifs, comme les trous noirs, provoquent donc des ondes gravitationnelles lorsqu’ils accélèrent. Alors que ces ondulations devraient être nombreuses, aucune expérience n’est jamais parvenue à détecter directement ces prédictions essentielles de la théorie d’Einstein.
Sur une trajectoire de collision : cette simulation montre deux trous noirs qui spiralent l'un autour de l'autre et vont bientôt fusionner. Les ondes gravitationnelles sont émises dans ce processus (montré ici en tant que structures de couleur), que des observatoires sensibles sur Terre et dans l'espace devraient être en mesure de mesurer. (© C. Reisswig, L. Rezzolla, Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute/AEI)/ M. Koppitz, Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute/AEI)/ Zuse Institute Berlin)

Sur une trajectoire de collision : cette simulation montre deux trous noirs qui spiralent l’un autour de l’autre et vont bientôt fusionner. Les ondes gravitationnelles sont émises dans ce processus (montré ici en tant que structures de couleur), que des observatoires sensibles sur Terre et dans l’espace devraient être en mesure de mesurer. (© C. Reisswig, L. Rezzolla, Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute/AEI)/ M. Koppitz, Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute/AEI)/ Zuse Institute Berlin)

« En deux mots, LISA Pathfinder est un démonstrateur technologique » explique Ian Honstvet, Chef du projet LISA Pathfinder. « Tout son intérêt consiste à montrer que les concepts technologiques élaborés pour la détection des ondes gravitationnelles dans l’espace fonctionnent bel et bien ». « LPF va nous permettre de valider des technologies de pointe qui ne peuvent être testées sur Terre. L’objectif est d’aboutir à un instrument d’une sensibilité inégalée, qui sera utilisé dans le cadre de l’ambitieuse mission eLISA. » [lire ci-après].

Un satellite totalement inédit

Lisa Pathfinder est une mission scientifique unique et inédite de l’Agence spatiale européenne (ESA). Pour cela, le maître d’oeuvre, Airbus Defence and Space a élaboré un satellite inédit. Les ingénieurs de Stevenage, au nord de Londres, ont conçu et fabriqué l’ensemble du système et de la plateforme. Le système de contrôle d’attitude et de compensation de traînée (DFACS) a été développé à Friedrichshafen, tout comme le LTP pour LISA Test Package.
Les ingénieurs intègrent le système LTP (LISA Technology Package) dans la salle blanche de Friedrichshafen (Credit Airbus Defence and Space)

Les ingénieurs intègrent le système LTP (LISA Technology Package) dans la salle blanche de Friedrichshafen (Credit Airbus Defence and Space)

Ensemble, les équipes ont créé un satellite capable de gérer son propre environnement gravitationnel, magnétique et thermique, de sorte que deux masses d’épreuve, des cubes identiques de 1,96 kg d’or pur et de platine, suivent une trajectoire inertielle parfaite, à l’intérieur d’un instrument fragile, affranchi de toute interférence hormis la gravité. Ces deux cubes sont les objets de référence de l’expérience embarquée visant à démontrer l’état de chute libre gravitationnelle. Un instrument d’une grande précision va mesurer les fluctuations de distance entre ces 2 cubes avec une impressionnante résolution de 10 picomètres. Pour ce faire, le satellite doit non seulement conserver sa charge utile intacte jusqu’à sa destination, mais également prendre part à l’expérience elle-même, en formant une unité unique (voir infographie).
Infographie montrant le principe du LISA Test Package (LTP) de Lisa Pathfinder (source Airbus DS)

Infographie montrant le principe du LISA Test Package (LTP) de Lisa Pathfinder (source Airbus DS)

Le défi est immense car, même dans l’espace, de nombreuses forces s’exercent en dehors de la gravité, notamment la pression du champ de rayonnement solaire, les particules chargées du vent solaire et les micrométéorites susceptibles d’impacter le satellite.

Infographie montrant le défi technologique du LISA Test Package (LTP) de Lisa Pathfinder (source Airbus DS)

Infographie montrant le défi technologique du LISA Test Package (LTP) de Lisa Pathfinder (source Airbus DS)

Si la mission LISA Pathfinder donne la satisfaction attendue, elle devrait ouvrir la voie à la véritable expérience : eLISA. Prévue en 2035, cette ambitieuse mission enverra un triplet de satellites en orbite afin de reproduire l’expérience de LISA Pathfinder à bien plus grande échelle. Chacun équipé d’une masse d’épreuve libre, les satellites formeront alors un triangle équilatéral d’environ 1 million de km de côté, créant ainsi la plus grande structure jamais réalisée par l’homme dans l’espace. Un interféromètre laser hétérodyne de haute précision permettra ensuite de détecter les infimes variations de distance provoquées par les ondes gravitationnelles.
Concept de la mission eLISA : les trois satellites ELISA seront placés en orbite en une formation triangulaire avec le centre 20 ° derrière la Terre et d'1 million de km de côté. (la figure montrant la formation n'est pas à l'échelle.) Chaque satellite sera sur une orbite individuelle comme la Terre autour du Soleil (Credit: AEI/MM/exozet)

Concept de la mission eLISA : les trois satellites eLISA seront placés en orbite en une formation triangulaire avec le centre 20 ° derrière la Terre et d’1 million de km de côté. (la figure montrant la formation n’est pas à l’échelle.) Chaque satellite sera sur une orbite individuelle comme la Terre autour du Soleil (Credit: AEI/MM/exozet)

 Lancement le 2 décembre sur Vega VV06

 C’est une fusée VEGA qui va mettre sur orbite Lisa Pathfinder, pour son 6e vol.
Le décollage est prévu le 2 décembre à 4h15 UTC depuis le Centre Spatial Guyanais.
Mise à jour 01/12/15 19h00 : report annoncé par Arianespace suite à un problème lanceur (communiqué en français). Report d’un jour à confirmer


Mise à jour du 2 décembre 19h : lancement confirmé le 3 décembre à 5h04 heure de Paris.

La séquence de lancement (en heure de Paris), d’après le site lisapathfinder.org/ :
  • 04:55:00 LISA Pathfinder passe sur alimentation interne. LPF est déconnecté des alimentations externes (transféré sur l’alimentation interne).
  • 05:00:00 Séquence automatique VEGA : début de la séquence automatique de la fusée Vega (décompte final) 15 minutes avant le décollage.
  • 05:15:00 Allumage VEGA P80 et décollage : allumage du moteur à carburant solide du premier étage P80 de la fusée Vega. Il fait 11,7 mètres de haut et 3 mètres de diamètre et fait décoller la fusée de son pas de tir en 0,3 secondes Avec une poussée moyenne de 2000 kilonewtons la fusée dépasse la vitesse du son en seulement 31 secondes après le décollage. Le premier étage de la fusée consomme son carburant en 110 secondes volant jusqu’à une attitude de 53 km.
  • 05:16:53 Séparation VEGA P80. Après avoir consommé ses 88 tonnes de carburant solide, le premier étage moteur P80 est séparé de la fusée Vega. Zefiro 23, le second étage moteur à carburant solide de la fusée s’allume quasiment immédiatement et commence ses 77 secondes de combustion. Il fait 7,5 mètres de haut et 1,9 mètres de diamètre et délivre une poussée moyenne de 871 kilonewton.
  • 05:18:12 Seuil d’accélération de VEGA Zefiro 23. Zefiro 23, le moteur du second étage a brulé son carburant après 92 secondes de vol. Il a consommé 24 tonnes de carburant solide.
  • 05:18:37 Séparation de VEGA Zefiro 23. Le moteur de deuxième étage Zefiro 23 est largué à une altitude de 151 kilomètres.
  • 05:18:49 Allumage de VEGA Zefiro 9. Le moteur à carburant solide de la fusée Vega, Zefiro 9, démarre pour la troisième phase de poussée. Il fait 3.5 mètres de haut,1.9 mètres de diamètre, délivre une poussée moyenne de 260 kilonewton, et a une durée de fonctionnement de 120 secondes. Peu après son démarrage la coiffe de la charge utile est retirée à une altitude de 168 kilomètres, lorsque la fusée monte dans la haute atmosphère.
  • 05:20:50 Seuil d’accélération de VEGA Zefiro 9. Le moteur de deuxième étage Zefiro 9 fonctionne pendant 350 secondes de vol. Il consomme 10.5 tonnes de carburant solide.
  • 05:21:30 Séparation de VEGA Zefiro 9. Le moteur du deuxième étage Zefiro 9 est largué à une altitude de 226 kilomètres, après avoir accéléré la fusée Vega quasiment à sa vitesse orbitale.
  • 05:22:29 Début de la poussée 1 de l’AVUM VEGA. Le quatrième étage de la fusée Vega, l’AVUM (Attitude Vernier Upper Module) s’allume pour la première fois. Il brûle comme carburant du DiMethylHydrazine Asymetrique (UDMH) et du Nitrogen Tetroxide.
  • 05:31:23 Arrêt de la poussée 1 de l’AVUM VEGA.
  • 06:56:19 Début de la poussée 2 de l’AVUM VEGA. L’AVUM s’allume une seconde fois juste après le périgée pour maximiser l’apogée. Un contact direct depuis le sol est assuré par une antenne montée sur un bateau dans les Caraïbes.
  • 06:57:53 Arrêt de la poussée 2 de l’AVUM VEGA.
  • 07:00:33 Séparation lanceur. LISA Pathfinder est déployé depuis l’étage supérieur de la fusée Vega. Le module scientifique est toujours attaché au module de propulsion pour atteindre son orbite opérationnelle autour du premier point de Lagrange du système Terre-Soleil (L1), située à 1.5 millions de kilomètre de la Terre.
  • 07:02:13 Acquisition du signal de LISA Pathfinder. 1 heure et 47 minutes de vol, le centre de contrôle de LISA Pathfinder rentrera en contact avec le satelite si tout s’est bien passé.
  • 07:27:00 LISA Pathfinder entre en mode « Composite Sun Acquisition Mode ». Il tourne et maintient les panneaux solaires pointés vers le Soleil en utilisant les senseurs solaire, les gyroscopes, et les propulseurs du système de propulsion conventionnel.
  • A partir du 5 décembre, les opérations de mise à poste de LPF commenceront pour rejoindre le point de Lagrange L1 Terre-Soleil. A suivre…
Infographie de Lisa Pathfinder (source Airbus DS)

Infographie de Lisa Pathfinder (source Airbus DS)

 Pour compléter : 

  • une vidéo du CNES : 

Article principalement écrit à partir d’un article du magazine interne chez Airbus Defence and Space, avec l’accord de la rédaction.

2 réflexions sur “Lisa Pathfinder : la mission

  1. Pingback: Lisa Pathfinder : arrivée à destination | Rêves d'Espace

  2. Pingback: Lisa Pathfinder : début de mission le 1er mars | Rêves d'Espace

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *