Små thrustere demonstrerer en evne, der er nødvendig for at detektere gravitationsbølger

Den 3. december 2015, LISA Pathfinder-missionen sprængte ud i rummet med det mest stabile rumfartøjs thruster-system, der nogensinde er kvalificeret til brug i rummet. Udviklet af NASA JPL, Space Technology 7 (ST-7) Disturbance Reduction System (DRS) er designet til at kontrollere rumfartøjets position inden for en milliontedel af en millimeter. ST-7 DRS består af klynger af kolloid mikronewton thrustere og kontrolsoftware, der ligger på en dedikeret computer. At operere, thrusterne påfører små dråber væske en elektrisk ladning og accelererer dem gennem et elektrisk felt. Denne nye thruster-teknologi er aldrig med succes blevet brugt i rummet før. ST-7 DRS vil levere ekstremt små energiimpulser (5 til 30 mikronewtons tryk) for præcist at kontrollere LISA Pathfinder-rumfartøjet.

Præcis kontrol af rumfartøjer er afgørende for at nå LISA Pathfinder-målet:demonstration af teknologikoncepter, der er nødvendige for at detektere lavfrekvente gravitationsbølger. Gravitationsbølger er utroligt svage. Størrelsen af ​​oscillationen er i størrelsesordenen snesevis af picometers - en picometer er en trilliontedel af en meter - hvilket er grunden til, at det er afgørende at holde rumfartøjet stabilt nok til at detektere bølgerne. LISA Pathfinder indeholder to testmasser - genstande designet til kun at reagere på tyngdekraften (i størst muligt omfang). Disse testmasser er lavet af en blanding af guld og platin, så de bliver meget tætte, men også ikke-magnetisk. De vejer hver 2 kilo og måler 4,6 centimeter på hver side. LISA Pathfinder-rumfartøjet er beregnet til at skærme testmasserne mod ydre kræfter, så de følger en bane, der kun er bestemt af det lokale gravitationsfelt. Den dominerende kraft at overvinde er soltrykket, som skubber på rumfartøjet og svarer til cirka vægten af ​​et sandkorn. Ved præcist at måle positionen af ​​de frit flydende testmasser, ST-7 DRS bruger sine "mikroraket" thrustere til at holde rumfartøjet centreret omkring testmasserne. Træde i kræft, rumfartøjet flyver i det væsentlige i formation med testmasserne, ved hjælp af indbyggede sensoroplysninger (leveret af den europæiske LISA-teknologipakke) til at styre thrusterne og holde testmasserne fuldstændig isoleret fra eksterne kræfter. Ved at måle deres relative bevægelse, en fremtidig mission kunne bruge sådanne testmasser som referencer i søgen efter at detektere tyngdekraftsbølger.

ST-7 DRS er et af to thrustersystemer, der testes på LISA Pathfinder-missionen (det andet system er udviklet af European Space Agency). Hvis det lykkes, der er talrige potentielle anvendelser for denne teknologi i fremtiden. For eksempel, systemet kunne bruges til at stabilisere et fremtidigt rumfartøj, der skal være meget stille for at opdage exoplaneter. ST-7 DRS kunne erstatte reaktionshjulene, der hjælper med at kontrollere et rumskibs orientering, reduktion af rumfartøjets samlede masse. Thruster-systemet kunne også bruges til at gøre det muligt for rumfartøjer at flyve i formation. For eksempel, en konstellation af små satellitter, der flyver sammen, kunne bruge disse thrustere til at forblive stærkt synkroniseret.