Den 7 december, LISA Pathfinder startade den utökade fasen av sitt uppdrag, ytterligare sex månader under vilka forskare och ingenjörer kommer att driva experimentet till dess gränser som förberedelse för ESA:s framtida rymdobservatorium för gravitationella vågor.

LISA Pathfinder, ett demonstrationsuppdrag för att validera viktig teknik för att observera gravitationella vågor - fluktuationer i rymdtiden - från rymden, lanserades för drygt ett år sedan, den 3 december 2015.

Efter en sex veckors lång resa, rymdfarkosten nådde sin operativa bana runt den första Sun-Earth Lagrange-punkten, L1 - 1,5 miljoner km från jorden mot solen - i slutet av januari. Där, efter idrifttagning av instrumentet ombord, LISA Pathfinder startade sitt vetenskapliga uppdrag den 1 mars.

Till stor förvåning för laget, det tog inte så lång tid som förväntat att uppnå uppdragets mål:att visa att två testmassor-ett par identiska guldplatina kuber-kan placeras i det mest exakta fritt fall som någonsin utförts. Faktiskt, den önskade precisionen uppnåddes redan under den första dagen av LISA Pathfinders vetenskapliga verksamhet.

Under de följande månaderna, forskare och ingenjörer fortsatte att förbättra experimentets prestanda. De beskrev dessa första resultat, inklusive en analys av de kvarvarande störningskällorna på kubernas nästan perfekta fritt fallrörelse, i en artikel publicerad i början av juni i Fysiska granskningsbrev .

Sedan, den 25 juni, den första operationsfasen, med LISA Technology Package (LTP), blev avklarad. LTP är en europeisk nyttolast som består av testmassorna, tröghetssensorer, och laserinterferometer, och använder en serie kallgas-micronewton-thruster för att flytta satelliten och hålla den centrerad på kuberna, som svar på yttre och inre krafter som slår dem runt.

Verksamheten fortsatte med NASA:s störningsreduceringssystem (DRS), ett ytterligare experiment som tar emot mätinmatning från tröghetssensorerna i LTP men använder sina egna mikronwton -thrusterar baserade på kolloidal teknik.

Efter avslutad DRS -verksamhet, LISA Pathfinders utökade uppdrag började den 7 december 2016, 09:00 CET (08:00 UTC). Det kommer att pågå till 31 maj 2017, använder både LTP- och DRS -nyttolaster.

"Än så länge, vi har haft fullt upp med att demonstrera prestanda för LISA Pathfinder, som har förbättrats stadigt med tiden, "säger Paul McNamara, LISA Pathfinder Project Scientist på ESA, "men nu kan vi spendera de kommande sex månaderna på att lära oss allt vi behöver veta för att bygga och driva ett gravitationsvågsobservatorium i rymden."

I oktober förra året, ESA uppmanade europeiska forskare att föreslå koncept för det tredje stora uppdraget (L3) i sin Cosmic Vision -plan, som kommer att vara ett rymdobservatorium för att studera gravitationella universum. Urvalet förväntas ske under första halvåret 2017, med en preliminär intern studiefas planerad för senare under året.

Det framtida observatoriet kommer att upptäcka gravitationella vågor med frekvenser från 1 Hz till 0,1 mHz. Dessa är ungefär hundra till en miljon gånger lägre än frekvenserna av vågor som kan mätas med markbaserade experiment som Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), som fick den första direktdetekteringen av gravitationella vågor i september 2015.

Under LISA Pathfinders utökade uppdrag, laget kommer att köra en serie långvariga experiment för att bättre karakterisera uppdragets prestanda, särskilt vid de lägsta frekvenser som kommer att undersökas av det framtida observatoriet.

"Vi är glada över att tänja på gränserna för LISA Pathfinder, ett unikt fysiklaboratorium i rymden som ger oss förtroende för att vi definitivt kan bygga ett rymdburet observatorium för gravitationella vågor ", säger Oliver Jennrich, LISA Pathfinder biträdande missionsvetare och L3 -studievetare vid ESA.

En av de operationer som kommer att försökas under de kommande veckorna gäller de stationshållande manövrerna som missionsoperatörer regelbundet har utfört för att hålla satelliten i sin operativa bana.

LISA Pathfinder kretsar runt L1, men om den lämnas utan uppsikt, det skulle sakta glida bort från Lagrangian -punkten under jordens gravitation. För att undvika det, det är tillräckligt att avfyra mikro-newton-thrusterna en till varannan vecka.

Mellan 25 december och 14 januari, dock, laget beslutade att tillämpa inga korrigeringsmanövrar. Detta gör det möjligt för forskarna att köra oavbrutna experiment i nästan tre veckor, utforska vad som händer inom intervallet med mycket låga frekvenser som är av intresse för att detektera gravitationell våg från rymden.

Ett annat experiment gäller något högre frekvenser, cirka 1–60 mHz. Vid dessa frekvenser, den främsta källan till störningar verkar vara gasmolekyler som finns i testmassorna och studsar av de två kuberna - en effekt som har minskat i takt med att fler molekyler ventileras ut i rymden.

Teamet är nu nyfiket att se om ytterligare bullerkällor lurar under, något som kommer att vara viktigt för det framtida L3 -uppdraget. Ett möjligt sätt att testa detta innebär helt enkelt att vänta tills de flesta molekyler ventileras ut i rymden, men det finns ett alternativ:att stänga av många värmare ombord, sänka temperaturen med tio grader, och därigenom minska trycket inuti höljet. Teamet kommer att köra detta experiment i slutet av januari.

Detta är några exempel på de experiment som kommer att utföras under LISA Pathfinders utökade uppdrag. Så småningom, i slutet av uppdraget, rymdfarkosten skjuts försiktigt mot en heliocentrisk bana.