Een technologiedemonstratiemissie van de volgende generatie heeft zojuist een grote mijlpaal bereikt.

Het Space Technology 7 Disturbance Reduction System (ST7-DRS) is een systeem van stuwraketten, geavanceerde avionica en software beheerd door NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Californië. Het heeft gevlogen op het LISA Pathfinder-ruimtevaartuig van de European Space Agency, die gelanceerd werd vanuit Kourou, Frans Guyana op 3 december 2015 GMT (2 december PST). Vanaf 17 oktober het systeem had ongeveer 1, 400 uur aan operaties tijdens de vlucht en bereikte 100 procent van zijn missiedoelen.

De meeste stuwraketten zijn ontworpen om een ​​ruimtevaartuig te verplaatsen, maar ST7-DRS heeft een ander doel:Pathfinder zo perfect mogelijk stil houden. Hierdoor kan het ruimtevaartuig technologieën testen die worden gebruikt bij de detectie van zwaartekrachtgolven, waarvan de effecten zo minuscuul zijn dat het extreme stabiliteit vereist om ze te detecteren.

Hoe stabiel is dat eigenlijk? Stabiel genoeg dat "positieruis" - subtiele trillingen in de positie van Pathfinder - niet groter zal zijn dan 2 nanometer. Dat is ongeveer de diameter van een DNA-helix. Dit soort precisie is nodig om de grootste verstoring van Pathfinder tegen te gaan:de druk van zonlicht die op het ruimtevaartuig drukt (ongeveer 25 micronewton).

"Hier is een andere manier om erover na te denken:wanneer de stuwraketten op vol gas schieten, ze produceren een maximale kracht van 30 micronewton - gelijk aan het gewicht van een mug die op het ruimtevaartuig landt, " zei John Ziemer van JPL, ST7-DRS-systemen leiden. "Om onze precieze positie te behouden, de boegschroeven kunnen worden bestuurd in stappen van 0,1 micronewton, gelijk aan het gewicht van de antenne van die mug."

Door alle verstoringen op het ruimtevaartuig in evenwicht te brengen, kunnen de instrumenten van Pathfinder in een bijna perfecte vrije val blijven. Dit legt de basis voor een toekomstige Pathfinder-achtige missie, die dit soort stabiliteit nodig heeft om elke andere kracht op te heffen dan de subtiele ruk aan zwaartekrachtsgolven, geproduceerd door superzware objecten zoals zwarte gaten.

"Deze prestatie vertegenwoordigt de laatste hindernis voor deze ontwikkeling van microthrustertechnologie, waarvoor het project is gecharterd om uit te voeren, " zei Phil Barela van JPL, projectmanager voor ST7-DRS. "Onze succesvolle ontwikkeling en demonstratie van deze elektrospraytechnologie zal de weg vrijmaken voor toekomstige zwaartekrachtgolfmissies, of andere missies die nauwkeurige controle van de positie en het richten van ruimtevaartuigen vereisen."

Grote ruimteobservatoria en ruimtevaartuigen voor formatievliegende missies kunnen beide profiteren van deze technologie. voegde Barela eraan toe.

ST7-DRS is een systeem van acht stuwraketten aan weerszijden van het Pathfinder-ruimtevaartuig. Elke boegschroef stoot microscopisch kleine vloeistofdruppels uit, een zogenaamde colloïde elektrospray, die worden gecreëerd en opgeladen door een elektrisch veld. Deze geïoniseerde druppeltjes worden versneld door een tweede elektrisch veld met een tegengestelde lading, die ze uit de boegschroef duwt. De kracht van die reactie zorgt voor de "stuwkracht" die het ruimtevaartuig stabiel houdt.

De elektrospray-microthrusters zijn ontwikkeld door Busek Co., Inc., Natik, Massachusetts, met technische ondersteuning van JPL.

"Het succes van de ST7-DRS-missie benadrukt het enorme voordeel van een van de belangrijkste charters van NASA/JPL:het ontwikkelen van risicovolle technologie die toekomstige ruimteverkenning ten goede kan komen, Barela zei. "De samenwerkingsrelatie tussen NASA/JPL, ESA, Busek en Goddard Space Flight Center zijn de belangrijkste factoren geweest voor het succes van dit project."