LISAパスファインダー
LISAパスファインダー
LISAパスファインダー宇宙船
LISAパスファインダー宇宙船の模型
ミッションタイプ高精度計測、重力波観測技術実証装置
オペレーターESA [ 1 ]
コスパーID2015-070A
SATCAT番号41043ウィキデータで編集する
ミッション期間576日
宇宙船の特性
メーカーエアバス・ディフェンス・アンド・スペース
打ち上げ質量1,910 kg (4,210 ポンド) [ 1 ]
BOL質量480 kg (1,060 ポンド) [ 2 ]
乾燥質量810 kg (1,790 ポンド)
ペイロード質量125 kg (276 ポンド)
寸法2.9 m × 2.1 m (9.5 フィート × 6.9 フィート)
ミッション開始
発売日2015年12月3日 04:04:00 UTC [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
ロケットベガ（VV06）
発射場クールーELV
請負業者アリアンスペース
ミッション終了
廃棄廃止
非アクティブ化2017年6月30日
軌道パラメータ
参照システム太陽-地球 L 1
政権リサージュ軌道
近点高度50万キロメートル（31万マイル）
遠点高度80万キロメートル（50万マイル）
傾斜60度
エポック計画済み
トランスポンダー
バンドXバンド
帯域幅7 kbit/s
楽器
約36.7 cm レーザー干渉計
LISAパスファインダー記章LISAパスファインダーのESA天体物理学記章

LISAパスファインダー（LPF）は、欧州宇宙機関（ESA）による宇宙ミッションである。2015年12月3日にベガVV06便に搭載されて打ち上げられ、2017年7月まで運用された。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]このミッションでは、 2035年に打ち上げが予定されているESAの重力波観測衛星であるレーザー干渉計宇宙アンテナ（LISA）に必要な主要技術の試験が行われた。[ 6 ]以前、このミッションはESA科学プログラム「先端技術のための小型ミッション2（SMART-2）」として知られていた。LISAパスファインダーの科学フェーズは2016年3月1日に開始され、約16ヶ月間続いた。[ 7 ] [ 8 ] 2016年6月、ESAはLISAパスファインダーがLISAミッションの実現可能性を実証し、[ 9 ] LISAミッションの正式採用への道を開いたと発表しました。[ 10 ]

ミッションの費用は4億9000万ユーロでした。[ 11 ]多くのヨーロッパ諸国の研究機関や宇宙関連企業、そしてアメリカ航空宇宙局（NASA）が参加しました。[ 12 ] [ 13 ]

ミッション

LISAパスファインダーは、2つの質量体（テストマスと呼ばれる）が宇宙船の影響を受けずに宇宙空間を飛行し、完全な重力波観測所を実現するために必要な精度で相対位置を維持できることを証明するための概念実証ミッションであった。主な目的は、テストマスに作用する外力を最小限に抑え、測地線運動からの小さな偏差を保証すること、そしてそれらの相対変位を高精度で測定することであった。重力物理学における実験の多くは、自由落下する測地線上の基準テスト粒子間の相対加速度を測定することを必要とする。[ 14 ]

LISAパスファインダーには、宇宙を飛行した初のサブピコメートルレーザー干渉計が搭載され、[ 15 ]単一の宇宙船で約38cm離れた2つのテスト質量の相対変位を追跡できます。重力波観測所LISAでは、[ 16 ] 3機の別々の宇宙船のそれぞれに、250万km離れた2つのテスト質量が搭載されます。[ 17 ] LISAパスファインダーの科学は、LISA後継ミッションに理想的な自由落下テスト粒子の完璧な配置を作成および測定する能力を制限する、漂遊力や光学測定限界などのすべての偽の影響を測定し、実験的に固定された物理モデルを作成することで構成されていました。[ 18 ]

LISAでは、試験質量ペアを宇宙船の軸に沿って自由落下させ、マイクロニュートンスラスタで宇宙船の動きを制御し、試験質量に追従させます。しかし、LISAパスファインダーでは、2つの試験質量が同じ宇宙船に収納されていたため、完全な自由落下は不可能でした。そのため、宇宙船は自由落下中に2つの質量のうち1つの質量にしか追従できず、 2つ目の試験質量にフィードバック力を加えざるを得ませんでした。このようにして、宇宙船は外部のノイズの多い力、特に太陽放射圧に対するアクティブシールドとして機能し、その大きさがミッションの要件達成を妨げる要因となりました。したがって、LISAパスファインダーの主な科学測定は、2つの試験質量間のループ外加速度差でした。

LISA パスファインダーの重力基準およびレーザーエンドミラーとして使用される 2 つの金プラチナ試験質量のうちの 1 つ。

宇宙船の設計

LISAパスファインダーは、欧州宇宙機関（ESA）との契約に基づき、英国スティーブニッジのエアバス・ディフェンス・アンド・スペース社で組み立てられた。同機は、慣性センサー、干渉計、関連機器、そして2つの抗力フリー制御システムからなる欧州製の「LISA技術パッケージ」を搭載していた。1つは冷ガスマイクロスラスタ（ガイアで使用されているものと同様のもの）を使用した欧州製のシステム、もう1つは欧州製のセンサーと、電界で加速されたコロイドのイオン化液滴を用いた電気推進システムを使用した米国製の「擾乱低減システム」である。[ 19 ]コロイドスラスタ（または「エレクトロスプレースラスタ」）システムはブセック社によって製造され、宇宙船への搭載のためにJPLに納入された。 [ 20 ]

LISAパスファインダーの分解図

計装

LISA技術パッケージ（LTP）はエアバス・ディフェンス・アンド・スペース・ドイツ社によって統合されましたが、機器とコンポーネントはヨーロッパ各地の協力機関から供給されました。干渉計のノイズ除去技術要件は非常に厳格であり、温度などの変化する環境条件に対する干渉計の物理的応答を最小限に抑える必要がありました。

宇宙船の運用

LISAパスファインダーのミッションコントロールはドイツのダルムシュタットにあるESOCにあり、科学技術運用はスペインのマドリードにあるESACから制御されました。[ 21 ]

リサージュ軌道

この宇宙船は、まずベガVV06便によって楕円形の低軌道駐機軌道に打ち上げられました。そこから近地点を通過するたびに短時間の噴射を行い、遠地点をゆっくりと地球-太陽L1点を周回するハロー軌道に近づけていきました。[ 1 ] [ 22 ] [ 23 ]

LISAパスファインダーの軌道アニメーション
極地ビュー
赤道からの眺め
太陽から見た
   地球 ・  LISAパスファインダー

年表と結果

最終結果（赤線）は当初の要件を大幅に上回りました。

宇宙船は2016年1月22日にラグランジュ点L1の周回軌道上の運用位置に到達し、ペイロードコミッショニングが行われた。[ 24 ]テストは2016年3月1日に開始された。[ 25 ] 2016年4月、ESAはLISAパスファインダーがLISAミッションの実現可能性を実証したと発表した。[ 26 ]

2016年6月7日、ESAは2ヶ月にわたる科学観測の最初の成果を発表し、宇宙重力波観測所向けに開発された技術が期待を上回る成果を上げていることを示しました。宇宙船の中心にある2つの立方体は、他の外力の影響を受けず、重力のみの作用下で宇宙空間を自由落下しており、これはLISAパスファインダーの要件の5倍に相当します。[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] 2017年2月、BBCニュースは、この重力探査機が性能目標を達成したと報じました。[ 30 ]

LISAパスファインダーは2017年6月30日に廃止された。[ 31 ]

参照

参考文献

  1. ^ a b c「LISA Pathfinder: Operations」 ESA 2010年1月8日. 2011年2月5日閲覧。
  2. ^ 「LPF（LISAパスファインダー）ミッション」 ESA eoPortal . 2015年10月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年3月28日閲覧。
  3. ^ a b「打ち上げスケジュール」。SpaceFlight Now。2016年12月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年10月16日閲覧。
  4. ^ a b「メディア募集：LISAパスファインダー打ち上げ」 ESA、2015年11月23日。
  5. ^ a b「LISAパスファインダー、重力波デモンストレーションへ向けて航行中」欧州宇宙機関。 2015年12月3日閲覧。
  6. ^ 「LISAファクトシート」www.esa.int . 2025年7月13日閲覧。
  7. ^ 「ニュース：トップニュース - LISA重力波観測所」 。2016年4月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  8. ^ LISA Pathfinder Collaboration; Armano, M.; Audley, H.; Baird, J.; Binetruy, P.; Born, M.; Bortoluzzi, D.; Castelli, E.; Cavalleri, A.; Cesarini, A.; Chiavegato, V.; Cruise, AM; Dal Bosco, D.; Danzmann, K.; De Deus Silva, M. (2024-08-21). 「LISA Pathfinderの性能結果の詳細な分析：時間発展、ノイズ予測、物理モデル、そしてLISAへの影響」 . Physical Review D. 110 ( 4) 042004. arXiv : 2405.05207 . Bibcode : 2024PhRvD.110d2004A . doi : 10.1103/PhysRevD.110.042004 .
  9. ^ 「宇宙設置型重力波検出器にゴーサイン」 www.science.org . 2025年7月13日閲覧。
  10. ^ 「時空の波紋を捉える：LISAがゴーサイン」 www.esa.int 2025年7月13日閲覧。
  11. ^ Mike Wall (2016年6月7日). 「宇宙でのほぼ完璧な自由落下が重力波探査の舞台を整える」 . Space . 2025年7月13日閲覧。
  12. ^ 「LISA Pathfinder international partners」 eLISAscience.org . 2015年9月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年9月7日閲覧。
  13. ^ 「ESA科学技術 - LISAパスファインダーへの産業界の貢献」sci.esa.int . 2025年7月13日閲覧。
  14. ^ LISA パスファインダーの科学的目的Archived 2014-10-21 at the Wayback Machine .
  15. ^ Armano, M.; Audley, H.; Baird, J.; Binetruy, P.; Born, M.; Bortoluzzi, D.; Brandt, N.; Castelli, E.; Cavalleri, A.; Cesarini, A.; Cruise, AM; Danzmann, K.; de Deus Silva, M.; Diepholz, I.; Dixon, G. (2021-04-02). 「LISA Pathfinderのセンサーノイズ：光学テスト質量読み出し装置の飛行中性能」 . Physical Review Letters . 126 (13) 131103. Bibcode : 2021PhRvL.126m1103A . doi : 10.1103/PhysRevLett.126.131103 . hdl : 10261/261499 . PMID 33861094 . 
  16. ^ 「LISA重力波観測所 - 宇宙で重力波を観測します - 新天文学 - LISAパスファインダー」。
  17. ^公式設計提案はhttps://www.elisascience.org/files/publications/LISA_L3_20170120.pdfに掲載されています。2017年10月17日にWayback Machineにアーカイブされています。
  18. ^ 「LISA Pathfinder Science」 eLISAscience.org . 2014年10月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2014年7月9日閲覧。
  19. ^ Ziemer, JK; および Merkowitz, SM: 「LISA ミッションのマイクロスラスト推進」、AIAA–2004–3439、第 40 回 AIAA/ASME/SAE/ASEE 合同推進会議、フロリダ州フォートローダーデール、2004 年 7 月 11 日～14 日。
  20. ^ Rovey, J. 「推進とエネルギー：電気推進（2009年年次報告）」（PDF）。Aerospace America、2009年12月、44ページ。2015年12月8日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2012年10月26日閲覧。
  21. ^ 「LISA Pathfinder: Fact sheet」 ESA 2009年4月20日閲覧。
  22. ^ 「LISA Pathfinder: Mission home」 ESA 2011年2月5日閲覧。
  23. ^ 「ESAの目に見えない宇宙を研究するための新たなビジョン」 www.esa.int 2014年6月26日閲覧。
  24. ^ 「LISAパスファインダーのキューブから最初のロックが解放された」 ESA ESAプレスリリース 2016年2月3日 2016年2月12日閲覧。
  25. ^エイモス、ジョナサン（2016年3月1日）「重力波：将来の宇宙観測所のテスト開始」BBCニュース。2016年3月1日閲覧。
  26. ^重力観測諮問チーム編（2016年3月28日）ESA-L3重力波ミッション - 最終報告書（PDF） ESA-L3最終報告書4ページ。
  27. ^ M. Armano; et al. (2016). 「宇宙重力波観測所におけるフェムトg以下の自由落下：LISAパスファインダーの成果」 . Physical Review Letters . 116 (23) 231101. Bibcode : 2016PhRvL.116w1101A . doi : 10.1103/PhysRevLett.116.231101 . hdl : 2117/102419 . PMID 27341221 . 
  28. ^ 「LISA Pathfinder、期待を上回る」 ESA、2016年6月7日。 2016年6月7日閲覧。
  29. ^ 「LISA Pathfinder、期待を上回る」ベンジャミン・クニスペル、elisascience.org、2016年6月7日。2016年8月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年6月7日閲覧。
  30. ^ 「重力探査機が性能目標を上回る」ジョナサン・エイモス、BBC科学特派員、ボストン。2017年2月18日。 2017年2月20日閲覧。
  31. ^ 「LISA Pathfinderは先駆的なミッションを完了する」 ESA科学技術ESA 2017年6月20日2017年8月17日閲覧。
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