Le système de contrôle de LISA Pathfinder - les forces appliquées au satellite et aux masses d’épreuve - a pour objectif de stabiliser le système via 18 degrés de liberté. L’un d’entre eux devra être inertiel à un niveau inférieur au millionième de milliardième de l’accélération de la pesanteur sur terre. La réussite d’un tel objectif de LISA Pathfinder pavera la voie pour les futurs systèmes de contrôle dynamique de l’expérience eLISA.
Le mécanisme de contrôle principal de l’expérience LISA Pathfinder lors de ses opérations scientifiques est illustré dans le schéma ci-contre simplifié à la mesure sur l’axe X uniquement. Son fonctionnement se déroule comme suit :
- Le satellite est controlé à l’aide de propulseurs micro-Newton afin de maintenir la masse d’épreuve 1 (TM1) dans une position nominale centrée par rapport au satellite. La mesure de la position relative de TM1 par rapport au banc optique (o1) repose sur un système d’interférométrie. Cette boucle de contrôle en « chute libre » possède une bande passante de 100mHz
- La deuxième masse d’épreuve (TM2) est quant à elle contrôlée par un système de suspension électrostatique faible d’une bande passante autour d’1mHz. L’objectif est de lui faire suivre le mouvement de TM1 de sorte que les déplacements relatifs des deux masses d’épreuve lus par l’interféromètre (o12) soient nuls.
- Notre principal signal scientifique, les forces différentielles agissant sur les deux masses d’épreuve, est mesuré via le déplacement résiduel et relatif des deux TM par la variable o12.
Tous les autres degrés de liberté sont contrôlés à l’aide d’une combinaison entre les deux systèmes d’actuations : les propulseurs du satellite et la suspension électrostatique. Les positions relatives des différents éléments sont eux déterminées par le système d’interférométrie, des capacités de mesure et le « star trackers » du satellite.