Henri Inchauspé – De LISA Pathfinder à LISA : élaboration d’un simulateur de dynamique pour la mission spatiale eLISA

Henri Inchauspé a été recruté par le Labex en 2012 sur le projet Interface “Physique fondamentale et géophysique dans l’espace“. Il a  présenté sa soutenance de thèse le mercredi 25 novembre 2016 au centre François Arago.

Intitulé de la thèse:

De LISA Pathfinder à LISA: élaboration d’un simulateur de dynamique pour la mission spatiale eLISA.

Contexte et 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 semble privilégiée, et précédé par ailleurs par une mission de démonstration technologique, LISA Pathfinder, dont le lancement est imminent (2 décembre 2015). Concentré dans un domaine de fréquence d’observation plus bas que les détecteurs terrestres actuels, dont les nouvelles générations sont tout juste en service ou sur le point de l’être, la mission eLISA serait capable d’observer des binaires d’objets compacts, tels des trous supermassifs ou intermédiaires, des étoiles à neutrons et des naines blanches, et potentiellement des sources à caractère cosmologique (cordes cosmiques, transitions de phase de l’Univers primordial). 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.

Le principe de détection nécessite le maintien en chute libre de quatre masses d’épreuve cubiques, contenues dans les trois satellites constituant la constellation triangulaire en orbite héliocentrique. Des liens laser joindront les satellites les uns les autres et l’interféromètre spatiale ainsi sera sensible à la déformation du triangle provoquée par le passage d’une onde gravitationnelle. Protéger le plus possible les masses d’épreuve de l’application de toute forces extérieures est primordial, car une accélération variable de ces masses produirait un signal indissociable de celui produit par la détection d’une onde gravitationnelle. La technologie de métrologie et de protection des masses, dénommée LISA Technology Package (LTP), sera mis à l’épreuve en condition spatiale dans le cadre de la mission LISA Pathfinder. L’un des ses objectifs principaux est de démontrer que l’on est en mesure de maintenir deux masses d’épreuve dans l’espace soumises à un bruit d’accélération relative inférieur à 3.10 -14 m.s -2.Hz -1/2 à la fréquence de 1 mHz.

LISA Pathfinder constituera donc une source d’information essentielle pour le design et l’estimation de la sensibilité du futur détecteur eLISA. Mon travail de thèse s’inscrit dans le cadre de la transition de LISA Pathfinder à eLISA et concerne l’élaboration d’un simulateur de la dynamique des masses d’épreuve et des satellites capable d’estimer les performances du système, en particulier le bruit d’accélération limitant la sensibilité du détecteur à basse fréquence, à partir des propriétés de chacun des modules de mesure et d’actuation du système, dont LISA Pathfinder fournira la caractérisation la plus représentative.