LISA und LISA Pathfinder sind geplante Weltraummissionen der ESA und NASA. LISA (Laser Interferometer Space Antenna) ist ein geplanter Gravitationswellendetektor im All. Da es nicht möglich ist alle Schlüsseltechnologien für LISA in Laboren auf der Erde zu testen, wurde die Testmission LISA Pathfinder entwickelt. Das Messprinzip, das in LISA Anwendung findet, basiert darauf den Abstand zweier frei-fallender Testmassen im Bereich von einigen milliHertz mit Picome ter Genauigkeit interferometrisch zu vermessen. Eines der Hauptziele von LISA Pathfinder ist es, dieses Experiment zu verifizieren. Die Missionszeit für LISA Pathfinder ist sehr begrenzt. Um den wissenschaftlichen Ertrag der Mission zu erhöhen, ist es daher wichtig, alle durchzuführenden Experimente im Vorfeld auszuarbeiten. In dieser Arbeit werden wichtige Experimente am Engineering Model der optischen Bank von LISA Pathfinder präsentiert. Diese Experimente sind Teil des 'Experiment Master Plan' (EMP) und werden zur Vorbereitung der Mission und zum Test von Hardwarekomponenten durchgeführt. Das LISA Pathfinder Experiment wird durch sogenannte 'mock data challenges' (MDCs) simuliert. Während der Entstehung dieser Arbeit wurden zwei dieser MDCs erfolgreich durchgeführt. Die Komplexität der simulierten Experimente und die hierfür verwendeten Modelle werden stufenweise erhöht, sodass die Simulationen dem realen LISA Pathfinder Experiment zunehmend ähneln. Abschließend, wird ein Projekt zur Injektion einer nicht-Gausschen Rauschquelle in eine Simulation von LISA vorgestellt. Es ist der erste Ansatz eine in LISA Pathfinder beobachtete Rauschquelle in die Datenanalyse von LISA zu integrieren. Das vorgestellte Projekt soll als Katalysator für die Zusammenarbeit der sehr unterschiedlichen Lager der Datenanalyse für LISA und LISA Pathfinder dienen. Der große Unterschied rührt vor allem daher, dass LISA Pathfinder nicht-sensitiv für die Detektion von Gravitationswellen ist. Nichtsdestotrotz ist der eher technische Fokus der Datenanalyse für LISA Pathfinder in gleichem Maße für LISA von Bedeutung, und die gewonnenen Erfahrungen sollten für die zukünftige LISA Datenanalyse nutzbar gemacht werden. Dies schließt die besondere technische Rauschquelle namens 'Sideband Induced Noise' (SIN) ein, die sich als wichtiger Rauschbeitrag in der LISA Pathfinder Interferometrie herauskristallisiert hat. Diese Rauschquelle wurde im Rahmen dieser Arbeit detalliert analysiert. Das Fortführen der Einbindung realer Rauschquellen in die Simulationen von LISA wird die Qualität der zur Vorbereitung der Mission durchgeführten 'mock LISA data challenges' weiter verbessern.

    LISA, the Laser Interferometer Space Antenna, is a planned gravitational wave observatory in space. It is a joint ESA and NASA mission planned to be launched in 2018. Three spacecraft form an equilateral triangle with the armlength of 5 million kilometres, building a Michelson interferometer. The technology demonstrator for LISA, LISA Pathfinder, itself a space mission to be launched in 2012. The main measurement concept of LISA is based on the ability to put a test mass into free fall and account for all residual forces that may act on it. LISA Pathfinder aims to verify this concept. An interferometer measures the distance between two free-falling test masses with picometre accuracy in the milli-Hertz range. The LISA Pathfinder mission time is strictly limited. Experiments must be prepared in detail prior to the mission in order to maximise the mission's science output. In this thesis important laboratory experiments on the Engineering Model of the LISA Pathfinder optical bench are presented. These experiments are part of the experiment master plan carried out in preparation of the mission. The LISA Pathfinder experiment is simulated within so-called mock data challenges (MDCs). During the evolution of this thesis two of these (MDCs) have been carried out successfully. The complexity of the simulated experiments is increased stepwise, such that the MDCs will become more realistic and it will be possible to test all mission experiments using enhanced MDC models. The final project presented is the injection of non-Gaussian noise into LISACode. It is a first attempt of injecting a noise source measured in LISA Pathfinder into a LISA data simulator. This project is meant to serve as a catalyst for a more intense coIlaboration between the data analysis efforts done in LISA Pathfinder and those of LISA. The focus of the data analysis for the two missions is very different since LISA Pathfinder will be insensitive to gravitational wave signals. From the technical point of view, however, it is important to transfer the experiences made in LISA Pathfinder to LISA. This includes the sideband induced noise (SIN) presented in this thesis, which has been observed in the LISA Pathfinder interferometer readout and which has been well studied in the course of LISA Pathfinder data analysis. Further investigations on such realistic noise sources will improve the quality of the mock LISA data chaIlenges (MLDCs) accomplished in preparation of the mission.


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    Titel :

    Understanding interferometric drag-free sensors in space using intelligent data analysis tools


    Beteiligte:
    Monsky, Anneke (Autor:in)

    Erscheinungsdatum :

    2010


    Format / Umfang :

    139 Seiten, Bilder, Tabellen, 53 Quellen


    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Englisch




    Interferometric fiber optic sensors for manned space stations

    McGarrity, Craig / Jackson, David A. | SPIE | 1994


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    K. Kyuma / S. Tai / M. Nunoshita et al. | NTIS | 1984


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