LISA (Laser Interferometer Space Antenna) est une mission internationale de l'ESA qui a pour objectif la détection des ondes gravitationnelles émises par les évènements les plus violents de l'Univers.
Informations essentielles
| Mission | Détecter des ondes gravitationnelles dans une nouvelle gamme de fréquence depuis l’espace |
|---|---|
| Domaine CNES | Sciences |
| Date de début | Lancement prévu en 2035 |
| Partenaires | ESA et NASA |
| Lieu | Orbite héliocentrique à 50 millions de km derrière la Terre |
| Durée | Au moins 6 ans ½ (2 ans de mise à poste et recette en vol, puis 4 ans ½ d’opérations scientifiques). Prolongation possible de 2 ans ½ |
| Statut du projet | En développement |
Chiffres clés
- 2,5 millions de km taille des bras de l’interféromètre
- 3 satellites composant l’interféromètre
- 10-11 m précision de mesure sur les 2,5 millions de km séparant les satellites
- 0,1 mHz à 1Hz gamme de fréquences
Dates clés
- 2037 : Positionnement final dans l’espace et début des opération scientifiques
- 2035 : Lancement de LISA
- 25 janvier 2024 : L’ESA approuve la mission LISA
- 20 juin 2017 : Sélection de LISA par l’ESA
- 3 décembre 2015 : Lancement de LISA Pathfinder
- 14 septembre 2015 : Observations d’ondes gravitationnelles sur Terre
- 1997 : Création du projet entre ESA et NASA
Le projet en bref
Le projet LISA a pour vocation la détection des ondes gravitationnelles. Il s'agit de mettre en orbite 3 satellites autour du Soleil sur la même orbite que la Terre pour former un gigantesque interféromètre laser dont chaque bras mesure 2,5 millions de km.
Prévues par Albert Einstein dans sa théorie de la relativité générale en 1916, les ondes gravitationnelles ont été observées pour la première fois, sur Terre, en 2015. Elles sont les échos à distance d’événements célestes les plus violents. Mais si elles traversent l’univers à la vitesse de la lumière, elles sont très difficiles à observer car les déformations engendrées sont infinitésimales, et les meilleures installations terrestres sont limitées notamment par le bruit ambiant. En 2017, 20 ans après les premiers concepts, l’ESA sélectionne LISA (Laser Interferometer Space Antenna) comme 3ème projet majeur de son programme Cosmic Vision et prévoit la mission pour 2035.
LISA sera constituée de 3 satellites en orbite sur le parcours de la Terre autour du Soleil, à environ 50 millions de kilomètres derrière notre planète. Ils seront disposés selon un triangle équilatéral de 2,5 millions de kilomètres de côté, et formeront un gigantesque interféromètre optique orienté à 60° du plan de l’orbite terrestre.
Les unités seront reliées 2 à 2 par des signaux lasers identiques et synchronisés, pour mesurer les déplacements entre des masses d’épreuve en chute libre à l’intérieur de chaque instrument. Ces masses d’épreuve sont placées dans un environnement isolé des perturbations extérieures (vent solaire, forces parasites, etc.), et sont les témoins 2 à 2 des infimes perturbations de l’espace-temps. La sensibilité attendue est de 10 picomètres par million de kilomètres, sur un domaine de basses fréquences impossibles à mesurer avec les laboratoires LIGO et VIRGO actifs au sol.
Pour réussir ce pari technologique et au sein du consortium LISA, le CNES fédère une communauté de laboratoires français pour porter ensemble des responsabilités majeures dans la mission. La partie LISA-France du consortium LISA (Institut Fresnel, APC, ARTEMIS/OCA, LAM, CPPM, LMA, Observatoire de Paris) devrait prendre en charge l’intégration et les tests des instruments, ainsi que la conception et le développement du segment sol scientifique. Ce travail s’appuiera sur une forte contribution au travail de simulation et de modélisation des performances de la mission, sans oublier la préparation de l’exploitation scientifique.
Entre 2015 et 2017 l’ESA a lancé et opéré une première mission de validation technologique LISA Pathfinder. Les résultats ont été excellents et ont validé des briques essentielles à la future mission LISA. Notamment le maintien d’une masse d’épreuve en chute libre (purement gravitationnelle) avec une très grande pureté, et des mesures interférométriques internes à l’instrument de très grande précision.
Rôle du CNES dans le projet
Le CNES fédère une communauté de laboratoires français pour porter ensemble des responsabilités majeures dans la mission.
Le CNES est responsable de deux contributions bord et une contribution sol :
Contribution sol : le CNES est en charge du développement du DDPC (Distributed Data Processing Center), le centre à partir duquel l'analyse quotidienne des données LISA sera effectuée pendant (et après) l'opération de la mission.
Le centre de calcul principal sera en France mais chaque pays impliqué aura un centre de calcul dédié relié au centre français.
Contribution bord :
- Le CNES est en charge de tester les performances interférométriques de l’instrument sur 2 prototypes à Toulouse.
- OTS (Optical Test System)
Le CNES doit fournir des moyens de test permettant de mesurer et vérifier la quantité et l’influence de la lumière parasite dans toute la ligne optique de l’instrument. Cette lumière parasite (réflexion/diffusion dans les instruments optiques de bord) est une préoccupation majeure et doit être maintenue la plus faible possible.
Contacts CNES
Chef de projet LISA au CNES
Jean-Charles DAMERY
Courriel : jean-charles.damery at cnes.fr
Responsable thématique Physique Fondamentale du CNES
Martin BOUTELIER
Courriel : martin.boutelier at cnes.fr