De LISA Pathfinder à LISA : élaboration d'un simulateur dynamique pour la mission spatiale eLISA

par Henri-René Inchauspé

Thèse de doctorat en Physique de l'Univers

Sous la direction de Éric Plagnol.


  • Résumé

    L'Univers gravitationnel et l'émergence d'une nouvelle astronomie via les ondes gravitationnelles a été sélectionné par l'ESA en tant que thème scientifique de la future mission large L3 prévue pour l'horizon 2030. A ce titre, la mission spatiale eLISA (evolved Laser Interferometer Space Antenna) semble privilégiée, et précédée par ailleurs par une mission de démonstration technologique, LISA Pathfinder, dont le lancement est imminent (2 décembre 2015). L'impact scientifique d'une telle mission serait ainsi multiple et concernerait à la fois les domaines de la physique fondamentale, de la cosmologie et de l'astrophysique. L'objet de ce document est l'élaboration d'un simulateur reproduisant la dynamique en boucle fermée du système Satellite-Masses d'épreuve. Ce simulateur se base sur un modèle en espace d'états du système dynamique et des systèmes de mesure et d'actuation, et inclut également plusieurs modèles d'imperfection du dispositif, tels que le bruit des senseurs ou les forces parasites s'appliquant sur les masses d'épreuve (références d'inertie du système), permettant ainsi d'étudier l'impact de ces imperfections sur les performances du détecteur. En particulier, cet outil de simulation donne accès à des premières estimations d'une quantité d'intérêt majeur le bruit d'accélération, qui limitera la sensibilité à basse fréquence du détecteur aux ondes gravitationnelles.


  • Résumé

    The gravitational Universe and the rise of an entirely new astronomy using gravitational waves have been selected by ESA as the scientific theme for the future large space mission L3 planned for 2030 decade. In that context, eLISA (evolved Laser Interferometer Space Antenna) mission seems favored, and is besides preceded by the LISA Pathfinder mission, about to be launched (December 2nd), that aims to demonstrate the technology envisaged. The scientific outcome of this mission would be very wide, concerning at the same time fundamental physics, cosmology and astrophysics. The work described in this document allows to deliver a simulator reproducing the closed-loop dynamical behavior of a three-body system : the spacecraft and the two test-masses. The simulator is based on a Space State Model of the dynamical system, of the measurement and actuation systems and includes numerous modelled imperfections such as sensor noises and stray forces applied on the test masses (the inertial references of the system), hence allowing to study the impact of these imperfections on the detector performances. In particular, this simulation tool allows to perform preliminary estimates of a fundamental quantity, the residual acceleration, that will limit the sensitivity of eLISA to low frequency gravitational waves

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Informations

  • Détails : 1 vol. (229 p.)
  • Annexes : 45 réf. Index

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  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
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  • Cote : TS (2015) 112
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