Capacitive sensing of test mass motion with nanometer precision over millimeter-wide sensing gaps for space-borne gravitational reference sensors - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Physical Review D Année : 2017

Capacitive sensing of test mass motion with nanometer precision over millimeter-wide sensing gaps for space-borne gravitational reference sensors

M. Armano
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H. Audley
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G. Auger
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J. Baird
M. Bassan
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P. Binetruy
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A. Cavalleri
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L. Di Fiore
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E.D. Fitzsimons
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M. Freschi
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C. García Marirrodriga
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F. Gibert
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J. Grzymisch
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M. Hewitson
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D. Hollington
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M. Hueller
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O. Jennrich
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B. Johlander
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N. Karnesis
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B. Kaune
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C.J. Killow
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J.P. López-Zaragoza
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C. Zanoni
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T. Ziegler
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P. Zweifel
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Résumé

We report on the performance of the capacitive gap-sensing system of the Gravitational Reference Sensor on board the LISA Pathfinder spacecraft. From in-flight measurements, the system has demonstrated a performance, down to 1 mHz, that is ranging between 0.7 and 1.8  aF Hz-1/2. That translates into a sensing noise of the test mass motion within 1.2 and 2.4  nm Hz-1/2 in displacement and within 83 and 170  nrad Hz-1/2 in rotation. This matches the performance goals for LISA Pathfinder, and it allows the successful implementation of the gravitational waves observatory LISA. A 1/f tail has been observed for frequencies below 1 mHz, the tail has been investigated in detail with dedicated in-flight measurements, and a model is presented in the paper. A projection of such noise to frequencies below 0.1 mHz shows that an improvement of performance at those frequencies is desirable for the next generation of gravitational reference sensors for space-borne gravitational waves observation.

Dates et versions

hal-01646020 , version 1 (23-11-2017)

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Citer

M. Armano, H. Audley, G. Auger, J. Baird, M. Bassan, et al.. Capacitive sensing of test mass motion with nanometer precision over millimeter-wide sensing gaps for space-borne gravitational reference sensors. Physical Review D, 2017, 96 (6), pp.062004. ⟨10.1103/PhysRevD.96.062004⟩. ⟨hal-01646020⟩
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