THERMO-ELASTIC DISTORTION MODELLING FOR DRAG-FREE SATELLITE SIMULATIONS

You are viewing the theme
[Voti: 0    Media Voto: 0/5]

LISA Pathfinder, in precedenza nota come SMART-2, è la missione test per le nuove tecnologie necessarie per il progetto LISA (Laser Interferometer Space Antenna) per la rivelazione delle onde gravitazionali. Il carico pagante della missione LISA Pathfinder è costituito dal LTP (LISA Technology Package), contenente due masse test. La missione ha un obiettivo tecnico principale: dimostrare di poter ottenere una quasi perfetta caduta libera di una delle masse test, limitando a un certo livello di progetto la densità spettrale di potenza dell'accelerazione della massa test stessa; tale dimostrazione è effettuata mediante un sistema di riduzione dei disturbi che include una unità di metrologia interferometrica. Poichè le prestazioni reali del satellite possono essere verificare solo in orbita, è necessario effettuare simulazioni end-to-end altamente dettagliate in modo da garantire il successo della missione LISA Pathfinder. Il contributo dominante ai disturbi alla caduta libera delle masse test è costituito dall'auto-gravità, ovvero le azioni gravitazionali esercitate sulle masse test dal resto del satellite. E' necessario, quindi, realizzare una accurata modellizzazione dell'auto-gravità, in modo da minimizzare i campi e i gradienti gravitazionali in corrispondenza delle masse test. Uno strumento per il calcolo dell'auto-gravità è stato sviluppato: esso calcola l'accelerazione lineare ed angolare, nonchè i gradienti di accelerazione (rigidezza) su ciascuna massa test, causati dal campo di auto-gravità; l'input a tale strumento è fornito dalla distribuzione di massa dei nodi del modello agli elementi finiti. L'analisi delle azioni di auto-gravità deve anche prendere in considerazione le deformazioni di natura termo-elastica poichè ogni deformazione del satellite implica un cambiamento nel campo di auto-gravità. L'approccio presentato in questo lavoro valuta i cambiamenti nell'auto-gravità causati dalle deformazioni termo-elastiche sulla base di fattori di sensibilità dell'auto-gravità stessa rispetto a spostamenti di gruppi di masse nodali. Mediante questa strategia è possibile ottenere una considerevole semplificazione del modello che consente di effettuare simulazioni end-to-end. Il sistema di metrologia interferometrica per la misurazione della posizione delle masse test si basa su una straordinaria stabilità della posizione degli elementi ottici; un qualsiasi spostamento di un elemento ottico si traduce in un rumore nella misurazione interferometrica. Un'analisi del sistema di metrologia che tiene conto delle deformazioni termo-elastiche è quindi indispensabile. In maniera analoga a quanto fatto per l'auto-gravità, tale studio è effettuato per mezzo di fattori di sensibilità che mettono in relazione lo spostamento delle superfici ottiche con il rumore nella misurazione.