Closed loop simulations of the thermal experiments in LISA Pathfinder
在LISA Pathfinder（LPF）上进行的热实验将提供仪器与温度变化相关性的基本信息。必须对这些热实验进行建模和模拟，以便为飞行任务操作目的进行验证，并开发一种能够消除温度噪声对仪器性能影响的数据分析工具。在这里，我们将介绍开发的模型和模拟信号的一些实验以及相应的干涉仪读数，后者是通过结合热模型与全球LTP（LISA技术包）的LTP数据分析团队的模拟器计算。
2013-12-11 astro-ph.IM gr-qc
Tilt-to-length coupling in LISA Pathfinder: analytical modelling
本文首次提出一个解析模型描述LISA Pathfinder中测试质量重新对准引起的倾角到长度耦合噪声变化，涵盖杠杆臂、活塞效应等机制及非几何噪声贡献，并通过数值模拟验证，为成功分析任务数据提供基础。
2023-05-05 astro-ph.IM gr-qc
The LISA PathFinder DMU and Radiation Monitor
2010年2月11日，在所有硬件和软件测试成功完成之后，欧空局和航空航天局正式接受了LISA Pathweek DMU（数据管理单元）飞行模型。这些诊断设备定于2010年底交付。在本文中，我们审查的要求和性能的仪器，特别是侧重于辐射监测器和DMU，以及在任务操作过程中，他们的编程使用的状态，工作正在进行中的写作时间。
2010-09-28 astro-ph.IM gr-qc
The end-to-end testbed of the Optical Metrology System on-board LISA Pathfinder
LISA Pathfinder是激光干涉仪空间天线（LISA）的技术演示任务。LISA Pathfinder上的主要实验是所谓的LISA技术包（LTP），其目的是测量两个自由落体测试质量之间的加速度差，精度为3 × 10 ^（-14）ms^（-2）/sqrt[Hz]，范围为1 mHz至30 mHz。该测量由LISA Pathfinder机载光学计量系统（OMS）以干涉方式进行。在本文中，我们提出了整个OMS的实验性端到端测试平台的发展。它包括干涉仪及其子单元、干涉仪后端（相位计）和相位计输出数据的处理。此外，3轴压电致动镜被用来代替自由下落的试验质量，用于表征系统的动态行为以及控制试验质量和卫星的无阻力和姿态控制系统（DFACS）的某些部分。端到端试验台包括LTP的所有部件，这些部件可以在地面上进行合理的试验，而无需自由落体试验质量。目前，它主要由试验板组件组成。其中一些已经被LTP实验的工程模型所取代。在接下来的步骤中，更多的工程模型和飞行模型也将被插入到这个测试平台中，并针对具有良好特征的试验板组件进行测试。该试验台为单元试验提供了重要参考，也可用于任务期间的星上试验验证。
2012-03-21 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
First search for ultralight dark matter with a space-based gravitational-wave antenna: LISA Pathfinder
我们在这里提出的结果，从有史以来第一次搜索暗光子暗物质，可以耦合到重子在LISA探路者，技术演示的空间引力波天线。在分析了LISA Pathfinder在$[2\times 10^{-5},5]$ Hz频率范围内（对应于$[8\times 10^{-20},2\times 10^{-14}]$ eV/ $c^2$的暗光子质量）采集的大约三个月的数据后，我们没有发现暗物质信号的证据，并对暗光子/重子耦合的强度设定了上限。为了进行这种搜索，我们利用了在地基干涉仪中搜索准单色引力波信号的方法，并且对数据中的非高斯性和间隙具有鲁棒性。因此，我们的工作代表了LISA中搜索方法的概念验证测试，以找到持久的准单色信号，并显示了我们处理非高斯伪影和间隙的能力，同时与最佳匹配滤波器相比保持良好的灵敏度。结果还表明，这些方法可以在LISA中成为强大的工具，不仅可以找到暗物质，而且还可以寻找其他持久的信号，例如中等质量黑洞吸入和银河系白矮星双星。
2023-01-20 astro-ph.IM gr-qc
State-space modelling for heater induced thermal effects on LISA Pathfinder's Test Masses
LPF（LISA探路者）任务的OSE（离线模拟环境）模拟器旨在模拟飞行中进行的各种实验。其中，热诊断实验旨在将热干扰和干涉仪读数相关联，从而允许从干涉仪通道中减去热诱导干扰。在本文中，我们报告这些模拟实验的建模，包括参数化的不同的热效应（辐射压力效应，辐射计效应），将出现在惯性传感器环境的LTP（LISA技术包）。我们还报告了如何在LTPDA工具箱中实施这些实验，该工具箱是LPF数据分析的专用工具，由于完整记录了过程，因此可以实现分析的完全可追溯性和再现性。
2012-07-30 astro-ph.IM gr-qc
From laboratory experiments to LISA Pathfinder: achieving LISA geodesic motion
本文提出了一个定量评估的性能即将到来的LISA探路者测地探测器任务。这些发现是基于广泛的地面测试和模拟活动的结果，使用飞行硬件和飞行控制和操作算法。结果表明，对于测量LISA测试质量之间杂散差加速度的中心实验，LISA Pathfinder将能够验证总体加速度噪声在1 mHz时在LISA要求的2倍范围内，在0.1 mHz时在6倍范围内。我们还讨论了干扰的物理模型的关键要素，来自LISA探路者和地面测量，这将保证LISA的性能。
2011-01-20 astro-ph.IM gr-qc
Spurious Solar-Wind Effects on Acceleration Noise in LISA Pathfinder
本文通过比较 LISA Pathfinder 与 ACE 卫星 114 天太阳风数据，利用相干性分析证明太阳风对加速度噪声影响极小，可排除为噪声源。
2024-07-31 astro-ph.IM gr-qc physics.space-ph
Neural network interpolation of the magnetic field for the LISA Pathfinder Diagnostics Subsystem
LISA探路者是欧洲航天局在其LISA任务框架内的一个科学和技术演示器，其目标是成为第一个星载引力波观测站。LISA Pathfinder的有效载荷是所谓的LISA技术包，旨在测量标称自由降落中两个测试质量之间的相对加速度。其扰动由诊断子系统监测和处理。该子系统由多个模块组成，其中一个是磁诊断系统，包括一组四个三轴磁通门磁力计，用于高精度测量试验质量位置处的磁场。然而，由于磁力计的位置远离试验质量的位置，因此必须对磁力计位置处的磁场进行插值。最近已经表明，由于没有足够的磁通道，经典的插值方法无法在测试质量的位置处获得可靠的测量，而神经网络插值可以以期望的精度提供所需的测量。在本文中，我们扩大这些研究，我们评估的可靠性和鲁棒性的神经网络插值方案的变化的位置和可能的偏移的磁力计，以及在环境条件的变化。我们发现，神经网络是足够强大的，以获得准确的测量磁场在大多数情况下的测试质量的位置。
2011-01-20 astro-ph.IM gr-qc
Thermo-elastic induced phase noise in the LISA Pathfinder spacecraft
在LISA Pathfinder的在轨热测试活动期间，数据和诊断子系统在集成到卫星中之后首次在接近空间的条件下进行了测试。结果表明，温度测量系统符合要求，得到了$1-30\;{\rm mHz}$频段内$10^{-4}\,{\rm K}\, {\rm Hz}^{-1/2}$周围的温度噪声。此外，控制热信号注入到将LISA技术包（LTP）核心组件锚定到卫星结构的悬挂支柱，允许首次通过实验估计LTP干涉仪（卫星的主要仪器）的热弹性变形的相位噪声贡献。发现这样的贡献在$10^{-12}\,{\rm m}\, {\rm Hz}^{-1/2}$处，比测量带宽（$1\,{\rm mHz}$）下端处的测量噪声低30倍。
2014-12-12 astro-ph.IM gr-qc
LISA Pathfinder
自2017年诺贝尔物理学奖因观测到引力波而颁发以来，可以说，引力波天文学（GW）的时代已经开始。然而，一些有趣的GW源只能从太空中观察到。为了证明激光干涉仪空间天线（LISA）的可行性，未来的空间引力波观测站，LISA探路者卫星于2015年12月3日发射。在整个飞行任务期间，对加速自由落体试验质量的虚假力进行了测量，并对实现自由落体所需的各个子系统进行了详细调查。这篇概述文章从任务的目的和目标开始，解释了卫星硬件和任务操作，最后总结了选定的重要结果和对LISA的展望。根据LISA探路者的经验，我们可以得出结论，拟议的LISA任务是可行的。
2019-03-21 astro-ph.IM
Parameter estimation in LISA Pathfinder operational exercises
LISA探路者数据分析团队在过去几年中一直在开发在飞行操作期间运行任务所需的基础设施和方法。这些数据被收集在LTPDA工具箱中，LTPDA工具箱是一个面向对象的MATLAB工具箱，允许对任务进行所有数据分析，同时存储对数据进行的所有操作的历史，从而便于分析的可追溯性和再现性。工具箱中的参数估计方法最近已被应用于OSE（离线模拟环境）生成的数据集，OSE是一个详细的LISA探路者非线性模拟器，将在飞行任务操作期间作为参考模拟器。这些操作演习的目的是在软件和时间限制方面在现实环境中测试在轨实验。这些模拟，即所谓的操作练习，是将这些实验转化为航天器远程命令序列之前的最后一个验证步骤，因此产生非常相关的数据集来测试我们的数据分析方法。在这方面的贡献，我们报告的结果与三种不同的参数估计方法在这些业务演习之一。
2012-01-04 astro-ph.IM gr-qc
LISA Pathfinder Performance Confirmed in an Open-Loop Configuration: Results from the Free-Fall Actuation Mode
我们报告的LISA探路者（LPF）的自由降落模式实验的结果，其中需要补偿的准静态差力作用在两个测试质量的控制力间歇性地应用作为一系列的“脉冲”力持续几秒钟，并分开约350 s的周期真正的自由降落。这代表了正常LPF操作模式的替代方案，在正常LPF操作模式中，该平衡力被连续地施加，其优点是在没有致动力的情况下测量自由降落期间的加速噪声，从而消除了相关的噪声和力校准误差。这里给出的采用自由降落模式的差动加速度噪声测量结果与采用连续驱动方案测量的噪声一致，代表了对LPF结果的重要且独立的确认。具有较大致动力的附加测量还表明，当致动噪声是主导因素时，该技术可用于消除致动噪声。
2019-08-30 astro-ph.IM physics.space-ph
Detection and characterization of instrumental transients in LISA Pathfinder and their projection to LISA
NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；IRFU, CEA, Université Paris-Saclay（法国原子能与替代能源研究所，法国原子能委员会，巴黎萨克雷大学）；ARTEMIS, Observatoire de la Côte d’Azur（阿尔特米斯计划，蔚蓝海岸天文台）；SYRTE, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université, LNE（时间-频率和光学生物物理实验室，巴黎天文台，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学，法国计量院）；Department of Physics, University of Trento（特伦托大学物理系）；Department of Physics, Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学物理系）；Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院喷气推进实验室）
本研究首次全面统计LISA Pathfinder的仪器瞬变毛刺信号，基于唯象形状子模型分析其物理特征，构建合成毛刺生成器并初步评估其对未来LISA引力波数据分析的影响。
2021-12-14 astro-ph.IM gr-qc
Symbolic Knowledge Extraction from Opaque Predictors Applied to Cosmic-Ray Data Gathered with LISA Pathfinder
University of Urbino Carlo Bo（乌尔比诺卡罗·博大学）；INFN（意大利国家核物理研究所）
机器学习模型现在在太空任务中无处不在，执行各种各样的任务，从预测多变量时间序列到检测输入数据中的特定模式。采用的模型通常是深度神经网络或其他复杂的机器学习算法，提供不透明的预测，即，不允许人类用户理解所提供的预测背后的基本原理。文献中存在几种技术，将不透明机器学习模型令人印象深刻的预测性能与人类可理解的预测解释相结合，例如符号知识提取程序的应用。在本文中报道的结果不同的知识提取器适用于合奏预测器能够再现宇宙射线数据收集在船上的LISA探路者空间任务。还讨论了所提取的知识的可读性/保真度的权衡。
2022-09-10 astro-ph.HE astro-ph.IM cs.LG
Bayesian Inference for LISA Pathfinder using Markov Chain Monte Carlo Methods
提出了一种基于贝叶斯框架的参数估计方法，并将马尔可夫链蒙特卡罗算法应用于天基引力波探测器动力学参数的标定。该方法是基于Metropolis-Hastings算法和两阶段退火处理，以确保在链的开始处的参数空间的有效探索。我们比较两个版本的算法与应用程序的LISA探路者数据分析问题。这两种算法共享相同的加热策略，但其中一种使用来自多元高斯分布的建议在坐标方向上移动，而另一种使用某些参数的自然对数并提出Fisher信息矩阵的特征空间中的跳跃。该算法提出的Fisher信息矩阵的特征空间中的跳跃表现出更高的接受率和更好的收敛到平衡的参数分布中的应用LISA探路者数据。对于本实验，我们返回的参数值都在注入值的$\sim1σ$范围内。当我们分析我们的参数估计的准确性方面的影响，他们对每单位的力测试质量噪声估计，我们发现，所引起的错误是三个数量级小于预期的实验不确定性的功率谱密度。
2012-11-30 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Fundamental Performance Determining Factors of the Ultrahigh-Precision Space-Borne Optical Metrology System for the LISA Pathfinder mission
LISA探路者太空任务的核心是采用光学计量系统（OMS），在[1 mHz，30 mHz]的测量波段内分别测量两个自由浮动的测试质量之间的距离和姿态，精度分别达到皮米和纳米棒。OMS基于一个超稳定的光学平台，该平台具有4个外差干涉仪，从中读出干涉信号并由数字相位计处理。激光频率噪声、功率波动和光程长度变化通过专用控制回路被抑制到非临界水平，使得测量性能接近相位计施加的传感器极限。系统设计使得影响所有四个干涉仪的读出相位的低频共模噪声通常通过从其它干涉仪信号中减去参考相位而被很好地抑制。然而，高频噪声直接影响测量性能，其共模抑制强烈依赖于相对信号相位。我们讨论了如何从最近的测试活动的数据指向高频相位噪声作为一个可能的性能限制因素，解释了一些重要的性能特征。
2013-07-30 astro-ph.IM gr-qc physics.ins-det
Free-flight experiments in LISA Pathfinder
LISA探路者飞行任务将演示无阻力测试质量技术，以用作未来天基引力波探测器的惯性基准。为了实现这一点，探路者航天器将围绕一个试验质量进行无阻力飞行，同时测量这个主要试验质量相对于第二个参考试验质量的加速度。由于参考试验质量包含在同一航天器内，因此必须对其施加力以保持其相对于航天器的位置和姿态。这些力是LISA Pathfinder系统中加速噪声的潜在来源，而在完整的LISA配置中不存在。虽然LISA探路者号的设计是为了在这种噪声存在的情况下满足其主要任务要求，但最近的估计表明，在轨性能可能受到这种“悬浮噪声”的限制。漂移模式或自由飞行实验提供了一个机会，以减轻这种噪声源，并进一步表征潜在的干扰，是感兴趣的设计师的LISA类仪器。本文提供了这些实验和正在开发的方法来分析所得数据的高级概述。
2014-12-29 astro-ph.IM gr-qc
Auxiliary-Channel-Assisted Cross-Talk Noise Removal in LISA Pathfinder
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific（亚太理论物理中心）；Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe（太极引力波宇宙实验室）；Hangzhou Institute for Advanced Study（杭州高等研究院）
研究LISA探路者中利用频域传递函数方法去除串扰噪声，通过科学通道与辅助通道的相干性估计并去除相关噪声，先经模拟验证，后用于分析公开遥测数据，取得较好效果。
2026-07-07 astro-ph.IM
Tilt-to-length coupling in LISA Pathfinder: a data analysis
本研究针对LISA Pathfinder任务的倾斜-长度耦合噪声及其与系统对准的关联展开，验证了解析模型的有效性，发现任务中重对准仅部分成功，并构建了新的物理模型，可为LISA任务提供参考。
2023-08-04 astro-ph.IM
Tilt-to-length coupling in LISA Pathfinder: long-term stability
本研究针对LISA Pathfinder任务的倾斜-长度耦合噪声，探究其耦合系数的长期稳定性，发现系数缓慢漂移且与星内温度强相关，结合解析模型将温度驱动的耦合变化归因于测试质量旋转和光学装置形变，并证实冷却实验期间光学基板发生弯曲。
2024-07-08 astro-ph.IM
Spacecraft and interplanetary contributions to the magnetic environment on-board LISA Pathfinder
LISA探路者（LPF）是一项天基任务，旨在测试空间引力波观测站所需的新技术。磁驱动力在低频区（兆赫及以下）的仪器灵敏度中起着关键作用，低频区是天基观测台感兴趣的测量波段。磁场可以耦合到来自测试质量的磁化率和磁阻磁矩，并干扰它们的测地运动。LISA Pathfinder搭载了一个专用的磁测量子系统，噪声水平为10 $ \rm nT \ Hz^{-1/2}$，从1 Hz降至1 mHz。在本文中，我们报告整个LISA探路者行动的磁性测量。我们探测航天器内的磁环境，研究磁场的时间演化及其稳定性下降到20 $μ$ Hz，在那里我们测量值约200 $ \rm nT \ Hz^{-1/2}$，并确定两个不同的频率制度，一个有关的行星际磁场和其他的磁场起源于航天器内。最后，我们将磁场波动的非定常分量分解到兆赫以下，并将它们与太阳风的动力学联系起来。
2020-05-07 astro-ph.IM
Charge-induced force-noise on free-falling test masses: results from LISA Pathfinder
我们报告了欧洲航天局LISA探路者任务上进行的静电测量。详细测量的电荷感应静电力施加在自由落体的测试质量（TM）内的电容引力参考传感器是第一次在相关环境中的空间为基础的引力波探测器。通过电荷控制和电场补偿的结合，我们证明了在0.1-100 mHz的频段内，单个TM上的电荷感应加速噪声水平可以保持在接近1.0 fm/s^2/sqrt（Hz）的水平，这对LISA这样的天文台至关重要。使用专用的测量，检测这些影响的两个测试质量之间的差加速度，我们解决了随机性质的TM电荷建立由于行星际宇宙射线和TM电荷力耦合通过杂散电场在传感器。我们所有的测量结果都与基于LISA探路者仪器的相对简单的静电模型的预测吻合得很好。
2017-02-15 astro-ph.IM
Bayesian Model Selection for LISA Pathfinder
LISA Pathfinder（LPF）任务的主要目标是充分表征加速度噪声模型，并测试未来类似于eLISA概念的天基引力波观测站的关键技术。数据分析团队开发了LISA技术包（LTP）实验的复杂三维模型。这些模型用于模拟，但更重要的是，它们将用于飞行操作期间的参数估计目的。数据分析团队的任务之一是识别对仪器噪声特性有显著影响的物理效应。解决这个问题的一种方法是恢复拟合数据的LTP模型的基本参数。因此，我们希望定义一个最简单的模型，有效地解释观察结果。要做到这一点，采用贝叶斯框架，必须估计两个竞争模型之间的所谓贝叶斯因子。在我们的分析中，我们使用三种主要的不同方法来估计它：可逆跳马尔可夫链蒙特卡罗方法，施瓦茨准则和拉普拉斯近似。他们被施加到模拟LPF实验中，最可能的LTP模型，解释的意见是恢复。本文提出的同一类型的分析预计将在飞行操作中遵循。此外，上述方法的输出与实验设计的相关性进行了探索。
2014-06-05 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Simulating the charging of isolated free-falling masses from TeV to eV energies: detailed comparison with LISA Pathfinder results
一个模型，解释了充电率的LISA探路者测试群众的行星际宇宙射线环境。该模型采用了粒子跟踪TeV到eV的能量使用GEANT4和自定义的低能量粒子生成和跟踪代码的组合。模拟试验质量的静电环境，以便将试验质量充电率对局部电场的依赖性与轨道上的观测结果进行比较。该模型是能够重现所观察到的充电行为，具有良好的精度，使用金的表面性质与文献值兼容。该模型的结果证实，净充电电流的一个显着的部分是由低能量（$\sim$ eV）电子的人口所产生的电子和离子诱导的动力学发射从测试质量和周围的金属表面。假设金功函数为4.2 eV，这些电子进出无偏测试质量的不平衡流贡献了总测试质量充电速率的$\sim$ 10%。它们对充电电流散粒噪声的贡献不成比例地更高，并且使总体预测噪声增加了$\sim$ 40%。然而，即使有这种增加的噪声贡献，总的充电电流噪声仍然只有在轨测量的40%，这仍然是一个未解决的问题。
2023-01-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
NanoNewton electrostatic force actuators for femtoNewton-sensitive measurements: system performance test in the LISA Pathfinder mission
本文介绍了LISA引力波天文台基于音频电压载波信号的TM静电力执行系统设计，及其在LISA Pathfinder任务中的在轨性能测试，证明该系统满足LISA观测要求，执行力噪声为相关但非主导噪声源。
2023-12-30 astro-ph.IM gr-qc
Identifying and Addressing Nonstationary LISA Noise
我们预计激光干涉仪空间天线（LISA）的噪声将在整个任务期间表现出非平稳性，这是由于天线重定向、航天器运动的循环平稳性以及LISA Pathfinder所强调的故障等因素造成的。在本文中，我们使用替代数据的方法来测试的平稳性的时间序列，不依赖于高斯假设。主要目标是在未来的LISA任务中识别噪声非平稳性。这对于确定LISA噪声功率谱密度（PSD）需要多久更新一次以进行参数估计例程是必要的。我们进行了全面的模拟研究，说明了各种版本的假设检验的功率/大小，然后将这些方法应用于LISA Pathfinder的差分加速度测量。我们还开发了一个数据分析策略，用于解决LISA PSD中的非平稳性，在那里我们随着时间的推移更新噪声PSD，同时进行参数估计，重点放在计划的数据差距。
2020-09-18 astro-ph.IM gr-qc
Measuring the Galactic Cosmic Ray Flux with the LISA Pathfinder Radiation Monitor
由宇宙射线引起的测试质量充电将是像LISA这样的天基引力波探测器的加速噪声的重要来源。在2015年12月至2017年7月期间运行的技术演示任务LISA探路者包括一个定制的监视器，以帮助确定测试质量充电与当地辐射环境之间的关系。辐射监测器对宇宙射线通量进行了现场测量，同时还提供了有关其能谱的信息。我们描述了监视器和目前的测量结果，显示了一个逐渐增加的40%的计数率与太阳周期的下降阶段相一致。调制高达10%，也观察到与同向旋转的相互作用区域和日光层电流片交叉的13和26天的周期。这些变化的通量以上的监测器检测阈值（约70兆电子伏）被证明是一致的与测量的IREM监测器上的地球轨道INTEGRAL航天器。最后，我们使用测得的沉积能谱，结合GEANT 4模型，估计整个任务过程中的银河宇宙线微分能谱。
2018-01-12 astro-ph.IM
LISA Pathfinder Platform Stability and Drag-free Performance
LISA探路者飞行任务的科学运行表明，在空间建立一个类似LISA的引力波观测站所需的宏观测试质量的亚毫微微g自由下落是可行的。虽然对主要关注点，即光轴或$x$轴进行了广泛的研究，但对航天器相对于所有其他自由度的稳定性进行评价也是有意义的。目前的文件是致力于这样一个研究，重点是一个详尽的和定量的评价的不完善和动态的影响，其稳定性方面的本地测地线。完整闭环系统的模型提供了对环内坐标光谱的每个部分的全面理解。正如将要介绍的那样，该模型与LISA探路者飞行数据非常吻合。它允许一个识别的物理噪声源的起源和耦合的物理现象。由此，航天器的稳定性的性能，相对于其测地线，提取作为频率的函数。接近$1 mHz$，航天器在$X_{SC}$，$Y_{SC}$和$Z_{SC}$自由度上的稳定性被证明是X的$5.0\ 10^{-15} m\ s^{-2}/\sqrt{Hz}$和Y和Z的$4.0 \ 10^{-14} m\ s^{-2}/\sqrt{Hz}$的数量级。对于角自由度，$Θ_{SC}$的值为$3\ 10^{-12} rad\ s^{-2}/\sqrt{Hz}$阶，$H_{SC}$和$Φ_{SC}$的值为$3\ 10^{-13} rad\ s^{-2}/\sqrt{Hz}$阶。
2018-12-13 astro-ph.IM
Galactic binary science with the new LISA design
在LISA探路者飞行任务取得巨大成功的基础上，在苏黎世举行的$11^{\rm th}$国际LISA专题讨论会上提出了新的LISA飞行任务设计纲要。修改后的设计要求三个相同的航天器形成一个等边三角形，边长为250万公里，每边有两个激光链路，提供全偏振灵敏度。由于减少干扰系统的Pathfinder性能已得到证实，而且激光计量学的设计经过充分研究，预计新飞行任务的灵敏度将非常接近LISA的原始设计。这意味着0.5 mHz到3 mHz之间的中频性能将受到银河系中致密双星的未分辨信号的限制。在这里，我们使用新的LISA设计来计算银河系混淆噪声，可分辨的星系双星的数量，以及这些系统的关键参数可以测量的精度的更新估计。
2017-10-05 astro-ph.IM gr-qc
Calibrating the system dynamics of LISA Pathfinder
LISA探路者（LPF）是欧洲航天局的一项任务，旨在测试未来星载引力波观测站（如LISA）的关键技术。LPF的主要科学目标是演示亚毫微微g级自由落体试验质量之间的差加速度测量，并根据杂散力和位移读出噪声的物理模型了解剩余加速度。实现LPF目标的关键一步是正确校准LPF的动力学，LPF是一个三体系统，由封闭在单个航天器中的两个试验质量组成，并受系统稳定性控制律的约束。在这项工作中，我们报告的校准程序，通过计算残余差分杂散力每单位质量的两个测试质量在其标称位置。所采用的动力学模型的物理参数，以及它们的LPF性能的作用。分析和实验结果表明，系统的动力学模型是准确的，动力学参数是平稳的整个任务。最后，讨论了系统动力学校准对未来空间引力波观测的影响和重要性。
2018-06-22 astro-ph.IM
Precision measurements of the magnetic parameters of LISA Pathfinder test masses
针对未来空间引力波天文台需求，通过LISA Pathfinder运行期间的磁注入实验，高精度测量了测试质量块的剩余磁矩、背景磁场x分量及梯度、低频磁化率，结果与地面估计一致。
2024-11-05 astro-ph.IM gr-qc
Detection and Characterization of Micrometeoroids with LISA Pathfinder
太阳系包含了一群来自小行星、彗星和其他天体的尘埃和小颗粒。对这些粒子的研究使用了许多技术，从原位卫星探测器到月球微坑分析，再到黄道光的地面观测。在本文中，我们描述了一种方法，使用LISA探路者（LPF）的任务作为一种工具，以检测和表征尘埃粒子的动力学在地球附近的太阳L1。LPF将于2015年底发射，是一项专门的技术演示任务，将验证未来天基引力波观测站的几项关键技术。LPF上的主要科学仪器是一个精密的加速度计，我们将能够感测离散的动量脉冲小到$4\times 10^{-8}\,\textrm{N}\cdot\textrm{s}$。然后，我们估计的微流星体的环境在太阳系内的微流星体的标准模型的基础上的影响所造成的这种脉冲的速率。我们发现，LPF可以检测几十到几百个单独的事件对应的粒子质量$> 10^{-9}\,$ g的影响在LPF的大约六个月的科学操作阶段在$5\times 10^5\,\textrm{km}$由$8\times 10^5\,\textrm{km}$ Lissajous轨道L1。此外，我们估计LPF的能力，以表征个人的影响，通过测量数量，如总动量转移，影响的方向，影响航天器的位置。LPF提供的关于通量和方向的信息可以提供关于单个撞击的性质和起源的见解，并有助于限制行星际尘埃复合体的一般模型。此外，这种对微流星体撞击的直接现场测量对未来以L1周围环境为目标的航天器的设计者…
2015-10-30 astro-ph.EP astro-ph.IM
In-depth analysis of LISA Pathfinder performance results: Time evolution, noise projection, physical models, and implications for LISA
本文深入分析了 LISA Pathfinder 约 500 天科学运行中的差分加速度噪声，揭示了布朗噪声演化、1/f 尾部及低频温度波动效应，并将约 40% 的 1/f 噪声功率归因于已识别源，为 LISA 噪声控制提供依据。
2024-09-04 astro-ph.IM
State space modelling and data analysis exercises in LISA Pathfinder
LISA探路者是欧洲航天局计划的一项任务，旨在测试将允许在太空中探测引力波的关键技术。机载仪器LISA技术包将进行详尽的校准和噪声表征活动，以充分描述噪声模型。数据分析在飞行任务中起着重要作用，因此，数据分析小组一直在开发一个工具箱，其中包括作业期间所需的所有功能。在这方面的贡献，我们给出了一个概述，最近的活动，重点是改进的建模工具和数据分析活动进行了真实和模拟数据。
2013-06-21 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Charging of free-falling test masses in orbit due to cosmic rays: results from LISA Pathfinder
介绍了LISA探路者飞行任务期间为表征空间环境引起的试验质量充电而进行的测量的全面总结。通过抓取和定位机制释放后，测试块的剩余电荷的测量结果表明，在所有释放后，测试块的初始电荷均为负，测试块的电位范围为$-12$ mV至$-512$ mV。在为期17个月的宇宙射线通量变化（包括与小型太阳高能粒子事件相关的福布什下降）科学操作过程中，观测到$21.7$ e s $^{-1}$和$30.7$ e s $^{-1}$之间中性测试质量充电率的变化。宇宙射线充电率对$-30.2$ e s $^{-1}$ V $^{-1}$和$-40.3$ e s $^{-1}$ V $^{-1}$之间的测试质量电位的依赖关系被观察到，这是由于从重力参考传感器的金表面发射的低能电子充电的贡献。来自机载粒子探测器的数据显示，与充电率和宇宙射线通量的其他环境监测器之间存在可靠的相关性。利用这种相关性外推测试质量充电率到20年的时间内提供有用的洞察力，可以观察到的LISA任务的充电率的预期范围。
2023-03-23 astro-ph.IM
Temperature stability in the sub-milliHertz band with LISA Pathfinder
LISA探路者（LPF）是一项技术先驱任务，旨在测试空间引力波探测所需的关键技术。在天基引力波观测站将运行的低频区域（毫赫兹及以下），温度波动起着至关重要的作用，因为它们可以以多种方式耦合到干涉测量和测试质量的自由落体精度中。专用温度测量子系统是LPF板上诊断单元的一部分，其噪声水平为10 $\,μ$ K $\,$ Hz $^{-1/2}$至$1\,$ mHz。在本文中，我们报告的温度测量在整个任务操作，表征热环境，估计不同位置之间的传递函数和报告温度稳定性（及其时间演变）的频率低至10 $\,μ$ Hz，其中通常值周围的$1\,$ K $\,$ Hz $^{-1/2}$进行了测量。
2019-05-22 astro-ph.IM gr-qc
Drift mode accelerometry for spaceborne gravity measurements
漂移模式加速度计是一种精密器件，它克服了传统静电加速度计的加速度噪声和读出动态范围限制。它有可能在有限的频带上实现无阻力系统的加速噪声性能，而无需外部无阻力控制或航天器推进。与传统的加速度计一样，漂移模式加速度计包含一个由电极外壳包围的高密度测试质量，可以控制和感测测试质量的所有六个自由度。与传统的加速度计不同，悬架系统以低占空比操作，使得限制悬架力噪声仅在短暂的已知时间间隔内起作用，这在数据分析中可以忽略。使用激光干涉仪进行读出，该激光干涉仪不受通常用于确定静电加速度计的惯性加速度的最佳电压基准的动态范围限制的影响。漂移模式加速度计与LISA Pathfinder航天器的同名操作模式有关，该模式将用于估计与LISA Pathfinder前端电子设备相关的加速度噪声。本文介绍了这样一个设备的操作，开发模型，其性能方面的卫星大地测量和引力波天体物理学的应用，并讨论了测试其性能的方法，在实验室中使用扭摆和空间的LISA探路者任务。
2014-02-27 astro-ph.IM physics.ins-det physics.space-ph
Magnetic-induced force noise in LISA Pathfinder free-falling test masses
针对LISA探路者任务，首次完整估算了磁致力噪声对自由下落测试质量相对加速度的贡献，给出特定频段噪声值并讨论极端空间天气对其的影响，为空间引力波探测技术提供支撑。
2024-11-05 astro-ph.IM gr-qc
Solar Wind Speed Estimate with Machine Learning Ensemble Models for LISA
University of Urbino Carlo Bo（乌尔比诺·卡洛·博大学）；INFN（意大利国家核物理研究所）
在这项工作中，我们研究了机器学习模型在重建2016- 2017年ACE卫星在第一拉格朗日点收集的太阳风速度观测中的潜力，使用同年也围绕L1运行的LISA探路者任务上的粒子探测器测量的银河宇宙射线通量变化作为输入数据。我们表明，集成模型组成的异质弱回归能够超越弱回归的预测精度。机器学习和其他强大的预测算法打开了一扇窗户，使人们有可能用软件模型取代专用仪器，作为LISA和空间天气科学等空间任务诊断的替代品。
2023-02-13 astro-ph.HE astro-ph.IM cs.LG
Experimental results from the ST7 mission on LISA Pathfinder
航天技术7扰动减少系统（ST7-DRS）是美国宇航局的技术演示有效载荷，于2016年1月至2017年7月在欧洲航天局的LISA探路者航天器上运行。美国航天局和欧空局飞行任务的共同目标是验证未来天基引力波观测站的关键技术，观测目标是源丰富的毫赫兹波段。ST7-DRS的两个主要组成部分是一个基于胶体微牛顿推进器（CMNTs）的微推进系统和一个同时控制航天器和两个自由飞行测试质量（TM）的姿态和位置的控制系统。本文介绍了我们的主要实验结果，并总结了CMNTs和控制律的整体性能。我们发现，CMNT的性能与飞行前的预测是一致的，测量系统推力噪声的顺序$100\,\textrm{nN}/\sqrt{\textrm{Hz}}$在$1\,\textrm{mHz}\leq f \leq 30\,\textrm{mHz}$带。控制系统保持TM-航天器分离，RMS误差小于2 $\,$ nm，同一波段的噪声谱密度小于$3\,\textrm{nm}/\sqrt{\textrm{Hz}}$。推力器校准测量产生的推力值与性能模型和地面推力台测量值一致，误差在百分之几以内。我们还报告了两个测试质量之间的差分加速度噪声，其谱密度在$1\,\textrm{mHz}\leq f \leq 30\,\textrm{mHz}$频带中大致为$3\,\textrm{fm}/\textrm{s}^2/\sqrt{\textrm{…
2018-10-16 astro-ph.IM
Wide-Field InfraRed Survey Telescope (WFIRST) Mission and Synergies with LISA and LIGO-Virgo
广角红外巡天望远镜（WFIRST）是美国宇航局的一项太空任务，计划于2024年发射。它有一个2.4米的望远镜、在0.7 - 2.0微米范围内工作的宽视场红外仪器和一个在400 - 1000纳米范围内工作的系外行星成像日冕仪。该天文台将在J=27 AB的数千平方度范围内进行星系勘测，以进行暗能量弱透镜和重子声学振荡测量，并将监测几平方度的范围，以进行暗能量SN Ia研究。它将对银河系隆起进行微透镜观测，以进行系外行星普查，并利用探路者日冕仪对附近的系外行星进行直接成像观测。该任务将有一个强大且资金充足的客座观察员计划，占观察时间的25%。WFIRST将成为时域天文学和与引力波实验协调观测的有力工具。附近的中子星联星（LIGO-Virgo）或河外超大质量黑洞联星（LISA）合并产生的引力波事件将产生WFIRST可以观测到的电磁辐射。
2014-11-02 astro-ph.IM
Interpolation of the magnetic field at the test masses in eLISA
eLISA的磁诊断子系统的可行设计将以其前身任务LISA探路者的设计为基础。以前的经验表明，在测试质量的位置处的磁场估计具有一定的复杂性。这是由于两个原因。第一个是磁力计通常由于其测量原理而反向作用（即，它们也产生它们自己的磁场），而第二个是为LISA Pathfinder选择的传感器具有大尺寸，这与空间分辨率相冲突，并且与具有足够数量的传感器以适当地映射测试质量周围的磁场的可能性相冲突。然而，存在显著减轻上述两个限制的高灵敏度和小尺寸传感器，并且已经提出来克服这些问题。因此，这些传感器将可能被选择用于eLISA的磁诊断子系统。在这里，我们执行的新的磁子系统的定量分析，因为它是目前设想的，并评估选择这些传感器在磁诊断子系统的最终配置的可行性。
2016-04-28 astro-ph.IM physics.ins-det
The Effect of Mission Duration on LISA Science Objectives
LISA任务的科学目标是在4年连续数据流的隐含假设下定义的。基于LISA Pathfinder的性能，现在预计LISA的占空比为$\approx 0.75$，这将使可用数据的有效跨度缩短至3年。本文报告了LISA科学小组的一项研究结果，该小组负责评估延长飞行任务寿命的额外科学回报。我们探索各种观测方案，以评估任务持续时间对任务主要科学目标的影响。我们发现，受任务持续时间影响最大的科学调查涉及在宇宙黎明时寻找种子黑洞，以及通过多波段和多信使观测研究恒星起源的黑洞及其形成通道。我们的结论是，建议延长至6年的任务操作。
2022-01-12 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Non-linear parameter estimation for the LTP experiment: analysis of an operational exercise
欧空局的先驱飞行任务LISA-探路者将于2013年飞行，目的是证明自由落体的可行性，这是LISA-即将诞生的空间引力波观测站-所必需的。LISA技术包（LTP）计划进行一些实验，其主要目标是识别和测量每个测试质量上的干扰，以达到前所未有的低水平残余力噪声。为了实现这一计划，有必要正确地设计，设置和优化实验进行飞行，并做一个完整的系统参数估计。在这里，我们描述的非线性分析使用的方法开发的框架中的\textit{LTPDA Toolbox}，一个面向对象的MATLAB数据分析环境的进展：的努力是确定关键参数，并删除退化适当地结合不同的实验结果来自一个闭环系统，如LTP。
2011-08-03 astro-ph.IM
Detecting Gravitational Wave Bursts with LISA in the presence of Instrumental Glitches
激光干涉仪空间天线（LISA）将在毫赫兹引力波波段开启丰富的发现空间。除了来自数百万个双星系统的预期信号外，这个波段可能包含新的和以前无法想象的来源，我们目前还没有模型。为了检测未建模和意外的信号，我们需要能够将它们与仪器噪声伪影或毛刺分开。在地面激光干涉仪的数据中，小故障是一个常见的特征，在LISA探路者任务的数据中也可以看到。与地面上的情况相反，我们将无法拥有多个独立的探测器来帮助将未建模的信号与毛刺分开，必须开发新的技术。在这里，我们表明，未建模的引力波爆发可以检测与LISA利用不同的方式，其中仪器故障和引力波爆发的印记自己的时间延迟干涉仪数据通道。我们表明，对于周期长于航天器之间的光旅行时间的信号，“呼吸模式”或Sagnac数据组合是检测的关键。相反，对于短周期信号，是到达每个航天器的时间有助于分离。我们调查的条件下，我们可以区分信号和毛刺组成的一个单一的正弦高斯小波的起源，并确定如何以及我们可以表征信号。我们发现，引力波爆发可以明确地检测和特点，只有一个单一的数据通道（四个功能的激光链路），虽然信号分离和参数估计显着改善时，所有六个激光链路的操作。
2018-11-11 astro-ph.IM gr-qc
Laboratory Results and Status Update for Pathfinder at LBT, The LINC-NIRVANA NGS Ground- Layer AO Subsystem
完整的LINC-NIRVANA仪器将是有史以来最复杂的地面天文系统之一。它将由多个子系统组成，包括两个驱动LBT自适应次级的多共轭地面层AO系统（MCAO），两个带有自己的Xynetics 349致动器DM的中高层AO系统，条纹跟踪器，光束组合器和NIR科学相机。为了降低风险，我们采用模块化方法，通过单独解耦这些子系统来进行仪器测试和调试。第一个在天空中测试的子系统将是地面层AO系统之一，它是称为“探路者”的测试台的一部分。探路者由一个12星金字塔波前传感器（PWFS）组成，该传感器驱动LBT的自适应辅助装置之一，一个被称为“脚”的支撑结构，以及用于采集和对准的红外测试相机（IRTC）。这12颗天然导航星是由一种叫做“恒星放大器”的可移动臂获取的，每一个臂都有自己的光路。2013年2月，亚利桑那州格雷厄姆。将系统拆开包装，在LBT洁净室中组装，并进行内部光学对准。我们目前的结果，我们的系统测试，包括星放大器的调整和系统调整。我们还提出了我们的直接计划，对天空闭环测试的LBT定于秋季末。由于所有ELT的计划都要求进行地面层校正，因此Pathfinder不仅为整个LINC-NIRVANA系统，而且为未来先进的MCAO系统提供了有价值的初步信息。
2014-07-22 astro-ph.IM
Progress in the Construction and Testing of the Tianlai Radio Interferometers
天来探路者的设计是为了证明使用宽视场射电干涉仪来绘制再电离时代后宇宙中中性氢密度的可行性。这种称为21厘米强度测绘的方法，有望成为测量宇宙大尺度结构的廉价手段。天籁探路者目前由三个15米$\times$ 40米圆柱望远镜阵列和一个16个6米直径碟形天线阵列组成，位于中国西部无线电安静地区。选择这两种类型的阵列以确定每种方法的优点和缺点。探路者的主要目标是通过测量两个不同红移范围内的大面积天空$20,000 {\rm deg}^2$的中性氢来制作3D地图：首先是$1.03 > z > 0.78$（$700 - 800$ ~MHz），然后是$0.21 > z > 0.12$（$1170 - 1270$ ~MHz）。对$21$ ~cm强度测绘的最大挑战是去除使宇宙学信号相形见绌的强前景辐射。它需要对仪器响应的精确了解，即校准。在本文中，我们概述了探路者的现状，并讨论了我们为测量两个阵列的光束功能而进行的一些分析的细节。我们比较电磁模拟的阵列测量，讨论测量的增益和相稳定性的仪器，并提供了一个简要的概述的数据处理管道。
2018-06-26 astro-ph.CO astro-ph.IM
Heater induced thermal effects on the LTP dynamics
LPF（LISA路径）任务的STOC（科学和技术操作中心）模拟器旨在为任务操作远程指挥链提供验证工具，以及更深入地了解LTP（LISA技术包）中发生的底层物理过程。在将出现的不同物理效应中，电极外壳（EH）中的温度波动可能会对干涉仪（IFO）读数产生干扰，因此必须了解并控制它们。在这篇文章中，我们报告的最新进展，分析在IEEC的LTP响应的热信号注入加热器。更具体地说，我们确定了在LTP频带（从1 mHz到30 mHz）中将热输入信号与测试质量（TM）上的力相关联的传递函数。由欧洲航天技术中心（ESTEC）制定和维护的整个LPF航天器和有效载荷的完整热模型用于获得对规定点（加热器）的热输入作出响应的温度分布，随后对该温度分布进行处理，以计算对试验质量的相关动力学影响。
2013-12-11 astro-ph.IM gr-qc
Laser Interferometer Space Antenna
在ESA选择了引力宇宙，以及LISA探路者的成功飞行之后，LISA联盟现在提出了一项为期4年的任务，以响应ESA对L3任务的呼吁。该观测站将以三个臂为基础，有六个有源激光链路，三个相同的航天器之间呈三角形编队，相距250万公里。LISA是一个全天空监视器，将提供一个动态的宇宙使用引力波作为新的和独特的信使揭开引力宇宙的广阔视野。它提供了有史以来最接近的婴儿宇宙的TeV能量尺度的视图，在银河系中以验证双星的形式存在，并且可以探测整个宇宙，从黑洞视界附近的最小尺度，一直到宇宙学尺度。LISA飞行任务将在其轨道上跟随地球的同时扫描整个天空，同时获得引力波的两种偏振，并将在低于$10^{-4}\,$ Hz至高于$10^{-1}\,$ Hz的波段内测量具有天体物理学相关灵敏度的源参数。
2017-02-23 astro-ph.IM
Characterising and Testing Deep UV LEDs for Use in Space Applications
在高灵敏度的天基引力实验中，深紫外光源用于中和孤立的测试质量。一个例子是LISA探路者充电管理系统，它使用低压汞灯。未来的引力波观测站，如eLISA，将使用紫外线发光二极管（UV LED），它比传统的放电灯有许多优点。这类装置的空间遗产有限，但现在可从一些商业供应商处获得。在这里，我们报告了一项测试活动，该活动旨在量化三种市售UV LED的一般特性，并证明其适用于太空。测试包括一般电气和紫外输出测量，光谱稳定性，脉冲性能，温度依赖性以及热真空，辐射和振动生存能力。
2015-08-04 astro-ph.IM physics.ins-det
Optical Truss Interferometer for the LISA Telescope
本研究针对LISA望远镜光程稳定性测试需求，提出光学桁架干涉仪方案，开发集成式光纤腔注入系统，经仿真验证第一代原型腔性能达标，可支撑地面测试与飞行风险缓解。
2023-07-21 astro-ph.IM physics.optics
Lightweight HI source finding for next generation radio surveys
提出轻量级模块化框架LiSA，结合小波去噪、零假设检验与卷积神经网络，在SDC2数据集上实现HI源的自动化检测与属性预测，能找到95%信噪比大于3的源。
2022-04-20 astro-ph.IM
Picometer Sensitive Prototype of the Optical Truss Interferometer for LISA
Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona（亚利桑那大学怀安特光学科学学院）；Department of Physics, The University of Florida（佛罗里达大学物理系）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本研究设计开发了用于LISA望远镜的光学桁架干涉仪（OTI）原型，采用Pound-Drever-Hall方法结合光纤注入腔，实现了$1 \frac{\mathrm{pm}}{\sqrt{\mathrm{Hz}}}$的尺寸稳定性测量灵敏度，可用于望远镜验证及地面测试实验。
2025-10-28 astro-ph.IM physics.optics
