Methods to determine thermal sensitivity of T-SAGE instrument for MICROSCOPE mission - Observatoire de la Cote d'Azur Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Advances in Space Research Année : 2021

Methods to determine thermal sensitivity of T-SAGE instrument for MICROSCOPE mission

Méthode de détermination de la sensibilité thermique de l'instrument T-SAGE pour la mission MICROSCOPE

Résumé

MICROSCOPE is a space mission launched in 2016 that aims to test the validity of the Equivalence Principle (EP), the main postulate of General Relativity (GR), with a precision never reached before (Touboul et al. (2001)). EP states that two bodies of different compositions and masses fall with the same acceleration in the same gravitational field. In order to achieve this goal, MICROSCOPE's instrument is composed of two identical electrostatic differential accelerometers. MICROSCOPE will be the first lab to realize an experiment to test the EP in space which allows to break free from perturbations other than gravity. Those tests used to be presented in terms of the Eötvös ratio η. The first result published in December 2017 shows no evidence of violation higher than 1.3 × 10^−14 at 1 σ on η (Touboul et al. (2017)). This result was obtained with only 7% of the whole data, so the statistical uncertainty would be improved with the analysis of the complete data. During the experiment some thermal variations could disturb the estimation of the Eötvös parameter. In order to better estimate the thermal systematic effect, the thermal sensitivity has to be determined. To do so, thermal stimulus are induced on the instrument by means of dedicated heaters and the response in the measured acceleration is analysed. Two methods were applied for theses analysis and will be presented in this paper. The first one operates in the time domain and the second one in the frequency domain. Those methods allow us to obtain a thermal systematic of 8.6 × 10^−16 which represents an improvement by one order of magnitude with respect to the result of Touboul et al. (2017).
MICROSCOPE est une mission spatiale lancée en 2016 qui vise à tester la validité du principe d'équivalence (EP), le principal postulat de la relativité générale (GR), avec une précision jamais atteinte jusqu'à présent (Touboul et al. (2001)). Le PE stipule que deux corps de compositions et de masses différentes tombent avec la même accélération dans le même champ gravitationnel. Afin d'atteindre ce but, l'instrument de MICROSCOPE est composé de deux accéléromètres différentiels électrostatiques identiques. MICROSCOPE sera le premier laboratoire à réaliser une expérience pour tester le PE dans l'espace qui permet de s'affranchir des perturbations autres que la gravité. Ces tests étaient auparavant présentés en termes de rapport d'Eötvös η. Le premier résultat publié en décembre 2017 ne montre aucune preuve de violation supérieure à 1,3 × 10^-14 à 1 σ sur η (Touboul et al. (2017)). Ce résultat a été obtenu avec seulement 7% de l'ensemble des données, l'incertitude statistique serait donc améliorée avec l'analyse de l'ensemble des données. Pendant l'expérience, certaines variations thermiques pourraient perturber l'estimation du paramètre d'Eötvös. Afin de mieux estimer l'effet systématique thermique, la sensibilité thermique doit être déterminée. Pour ce faire, des stimuli thermiques sont induits sur l'instrument au moyen d'appareils de chauffage dédiés et la réponse dans l'accélération mesurée est analysée. Deux méthodes ont été appliquées pour ces analyses et seront présentées dans cet article. La première opère dans le domaine temporel et la seconde dans le domaine fréquentiel. Ces méthodes nous permettent d'obtenir une systématique thermique de 8.6 × 10^-16 ce qui représente une amélioration d'un ordre de grandeur par rapport au résultat de Touboul et al. (2017).
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Dates et versions

hal-03229671 , version 1 (19-05-2021)

Identifiants

Citer

Océane Dhuicque, Manuel Rodrigues, Gilles Métris, Pierre Touboul. Methods to determine thermal sensitivity of T-SAGE instrument for MICROSCOPE mission. Advances in Space Research, 2021, 68 (4), pp.1989-1997. ⟨10.1016/j.asr.2021.04.019⟩. ⟨hal-03229671⟩
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