Koncertowa misja Lisa Pathfinder: Bake, Rattle and Roll

Po 16 miesiącach badań naukowych 30 czerwca LISA Pathfinder zakończyła główną misję: zademonstrowała technologię konieczną do wykonania przyszłego teleskopu LISA, który będzie obserwował fale grawitacyjne – fale w czasoprzestrzeni przewidziane przez Alberta Einsteina w ogólnej teorii względności.

Misja LISA będzie składać się z trzech sond lecących w trójkątnej formacji około 2,5 miliona kilometrów od Ziemi. Będą one połączone laserowo, a ich „testowe masy”będą oddzielone od wszelkich zewnętrznych sił prócz grawitacji.

Znając już dokładność czujników sprawdzonych w pełni przez misję LISA Pathfinder, zespoły skorzystały z ostatnich dni misji, aby przeprowadzić serię technicznych testów na poszczególnych komponentach i urządzeniach.

„Testy pozwoliły nam lepiej zrozumieć zachowania sondy oraz dostarczyły wartościowych informacji zwrotnych producentom sprzętu, który działał zarówno w rutynowych, jak i niecodziennych warunkach”, mówi kierownik operacji misji Ian Harrison.

„Detektory fal grawitacyjnych mierzą zmiany odległości dwóch sześcianów znajdujących się w nieważkości. Zmiany stanu sondy, jak i każdy jej ruch mogły wpłynąć na pomiary, chcieliśmy to lepiej zrozumieć przed kolejną misją”.

Oprócz ruchu sondy na bardzo delikatne sześciany wewnątrz LISA Pathifider mogą wpłynąć takie czynniki środowiskowe jak temperatura czy pole magnetyczne.

Świetlany koniec misji

Pracujący w niemieckim Darmstadt kontrolerzy lotu ESA po zakończeniu fazy nominalnej misji 30 czerwca nadal codziennie prowadzili testy. Nie mogły one zostać przeprowadzone wcześniej, ponieważ dla naukowych pomiarów konieczne było utrzymanie bardzo wyciszonego i stabilnego otoczenia.

Inżynierowie przesłali sondzie polecenie obrócenia się, aby określić wpływ efektów termicznych na jej systemy, zwłaszcza oświetlenia słonecznego na system mikronapędowy.

Powtórzenie termicznych testów wcześniej przeprowadzonych na Ziemi pozwoli na poprawienie procedur dla przyszłej misji LISA.

Inne testy analizowały efekty interferencji magnetycznej, która wynika z regulacji ciśnieniowych zaworów w systemie napędowym na zimny gaz, na moment magnetyczny sondy, zewnętrzne siły oraz na kontrolę testowej masy.

Kontrolerzy lotu testowali również do granic wytrzymałości system napędowy, system kontroli oraz system pomiarów elektrostatycznej masy testowej.

Dane z sondy były rejestrowane od czasu startu w grudniu 2015 roku aż do ostatnich eksperymentów, aby określić poziom degradacji sprzętu w trudnych warunkach panujących w przestrzeni kosmicznej.

Wsparcie dla europejskiego przemysłu

Wyniki tych testów będą dostępne dla europejskich producentów sprzętu do zastosowań w przyszłych projektach.

„Testy pomogą w wyeliminowaniu szeregu zmiennych, które mogą wpłynąć na naukowe wyniki przyszłych misji ESA, takich jak Euclid czy LISA, jak również w zmniejszeniu ryzyka podczas ich projektowania”, mówi dyrektor lotu Andreas Rudolph.

„Testy mogły się nie udać z wielu powodów, powodując utratę danych lub niekorzystnie wpływając na sondę, dlatego nie były brane pod uwagę podczas głównej fazy demonstracji technologicznej w trakcie trwania misji”.

„Była to szansa na sprawdzenie sprzętu w locie, bez niebezpieczeństwa dla założeń misji oraz finalnych działań”.

Wyłączenie świateł

Kontrolerzy lotu przygotowali LISA Pathfinder do przełączenia w tryb pasywny, przerywając transmisję radiową oraz wyłączając większość systemów.

W kwietniu sonda odpalała swoje silniczki przez pięć dni, aby przesunąć się na bezpieczną trajektorię wokółsłoneczną, zgodnie z wymogami ESA dotyczącymi przeciwdziałania powstawaniu śmieci kosmicznych minimalizując szanse, że zbliży się do Ziemi czy Księżyca w następnych 100 latach.

Wysłanie sygnału wyłączającego sondę nastąpiło 18 lipca o godzinie 18:00.

„Przed misją LISA Pathfinder kosmiczne obserwacje fal grawitacyjnych były tylko teoretyczną możliwością i bardzo trudno było sobie wyobrazić ich przeprowadzenie w praktyce”, powiedział Paolo Ferri, dyrektor operacji misji w ESA

„Ta misja otworzyła takie możliwości. Droga do przyszłych misji, które będą wykrywały fale grawitacyjne, wciąż jest bardzo daleka, ale widzimy już światełko w tunelu i możemy zacząć planować nadchodzącą trasę”.