LISA Pathfinder testera la chute libre de deux corps avec une précision inégalée, nous donnant un premier aperçu des performances qui seront obtenues avec eLISA.
De nombreuses expériences dans le domaine de la gravitation nécessitent la mesure de l’accélération résiduelle entre deux masses d’épreuve en "chute libre", des trajectoires que l’on appelle "géodésique" dans le monde de la gravitation. Lors de mesures de distance Terre-Lune via des lasers, la Terre et la Lune jouent le rôle de ces masses d’épreuve. Pour la détection d’ondes gravitationnelles sur Terre, ces masses d’épreuve sont les miroirs suspendus par des pendules dans un interféromètre Michelson. Ces miroirs sont , effectivement en "chute libre" pendant des durées très inférieures à leur périodes d’oscillation. Pour eLISA, les masses d’épreuve sont des cubes de 2 kg, logés dans des satellites distants de plus d’un million de km. La figure montre les mesures qui seront obtenues par LPF par rapport aux mesures d’autres missions.
Pour LISA Pathfinder, l’accéleration relative de deux masses d’épreuve, séparées de 38 cm, sera obtenue par un système de mesures interferométriques ultra précises. L’objectif de LISA Pathfinder est de mesurer notre capacité à créer un environement satellitaire qui permettra de constituer, avec eLISA, une constellation de trois satellites en chute libre quasi parfaite.
Des investigations permettant de caractériser toutes les perturbations présentes sur ce système complexe sont élaborées et seront mises en oeuvre lors de la mission. Ces investigations forment l’ossature de la mission et l’ordre de leur déroulement sera défini par l’observation des perfomances du système. L’analyse et la compréhension de ces investigations permettront de maîtriser la construction de eLISA.