• External spacecraft simulator.
• IFPM
• In-Field Pointing Mechanism
• LISA
• Orbital simulator

La Laser Interferometer Space Antenna (LISA) è una missione progettata per rilevare le onde gravitazionali. L'idea alla base di LISA è quella di avere una costellazione di tre satelliti orbitanti intorno al sole in una formazione a triangolo, in modo da rimanere quanto più possibile fermi l'uno rispetto all'altro. Nonostante ciò, piccole variazioni sono inevitabili e devono essere compensate per evitare che il collegamento laser tra i satelliti si interrompa. L'idea sviluppata da Airbus Defence & Space è di usare un piccolo specchio mobile invece di ruotare interamente i satelliti; questa tecnologia si chiama In-Field Pointing Mechanism (IFPM).
Un setup per la verifica sperimentale a terra di questa architettura è in fase di allestimento. Esso comprende, tra le altre cose, un generatore di laser, l'IFPM e uno specchio fisso che riflette indietro il laser verso i foto-diodi. Lo specchio ha il compito di rappresentare uno degli altri due satelliti della costellazione che invia il suo proprio raggio laser. Poichè è fisso, però, l'attivazione dell'IFPM fa muovere il raggio laser fuori dal campo di vista dei foto-diodi, rendendo impossibile effettuare misurazioni per l'intero range di interesse. Per superare questa difficoltà, un sistema di movimentazione per lo specchio esterno deve essere implementato, in modo che si possa riprodurre il moto relativo tra i satelliti dovuto alle fluttuazioni dell'orbita.
I punti chiave del design sono la stabilità dell'asse di rotazione dello specchio e la fluidità del moto. Per ottenere ciò, varie alternative sono state considerate per il tipo di cardine e di attuatore da impiegare.
L'Haberland hinge è stato individuato come probabilmente il miglior tipo di cardine per questa applicazione, il design finale ha dimostrato di soddisfare pienamente i requisiti sia tramite applicazione analitica della teoria delle strutture sia attraverso analisi agli elementi finiti.
Un motore piezoelettrico lineare è stato invece scelto come attuatore: il NEXLINE N-111, prodotto da Physik Instrumente. Per migliorare la fluidità del moto, un modello è stato sviluppato e ottimizzato per capire come l'attuatore risponde alla particolare onda di voltaggio utilizzata per alimentarlo. In questo modo, la perfetta forma d'onda per ottenere un moto più fluido possibile può essere individuata.
Il meccanismo è stato assemblato ma non ancora testato. Tuttavia, grazie ai risultati ottenuti analiticamente e attraverso simulazione numerica, è possibile affermare che renderà possibile finalmente certificare il buon funzionamento dell'IFPM.

The Laser Interferometer Space Antenna (LISA) is a mission designed to detect gravitational waves. The LISA concept consists of a constellation of three spacecrafts orbiting around the Sun in a triangle formation, in a way to stay as much as possible in the same relative position. Nevertheless, small variations are inevitable and have to be compensated for, because otherwise the laser beams connecting the three spacecrafts would miss their target. The idea developed by Airbus Defence & Space is to use a small actuated mirror instead of having to rotate the whole spacecraft; this technology is called In-Field Pointing Mechanism (IFPM).
An experimental setup for on-ground verification of this system architecture is currently being integrated. It features, among other components, a laser source, the IFPM and a fixed mirror which reflects the laser back to some photo diodes. The fixed mirror has the task of reproducing the presence of one of the other two spacecrafts of the formation, which sends back its own laser beam. Since the mirror is fixed, the actuation of the IFPM moves the laser beam out of the photo diodes field of view, making it impossible to test the performance of this key technology over its full range. To overcome this limitation, an actuation mechanism for the external mirror has to be designed, in a way that makes it possible to reproduce the relative motion between the spacecrafts due to the orbit fluctuations.
The key points of this design are the stability of the axis of rotation of the mirror and the smoothness of motion. In order to obtain these, various alternatives were considered for the hinge type and the actuator technology.
The Haberland hinge has been selected as possibly being the best type of hinge for this application, and the final design has been demonstrated to satisfy the requirements both through application of the classic theory of structures and through finite element analysis (FEA).
A linear walking piezoelectric motor, instead, has been chosen as actuator for the mechanism, in particular the NEXLINE N-111 by Physik Instrumente. To improve the smoothness of motion, a model has been developed and optimized to understand how the piezo motor moves in response to the driving voltage waveform. In this way, the optimum waveform to obtain a smooth linear motion can be found.
The mechanism has been assembled but it has not been tested yet. However, thanks to the results obtained analytically and through numerical simulation, it is safe to say that it will make possible to finally certify the good functioning of the IFPM.