Für die Kosmologen und Astrophysiker besonders interessant ist der Beschluss, die Mission LISA, die Laser Interferometer Space Antenna zu verwirklichen. LISA soll aus drei Satelliten bestehen, die sich in Form eines gleichseitigen Dreiecks mit 2,5 Millionen Kilometer Kantenlänge anordnen und der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne folgen. Dabei kommt es darauf an, die Abstände zu den Satelliten auf Mikrometer genau einzuhalten, um die geringen Kräuselungen der Raumzeit, die durch Gravitationswellen hervorgerufen werden, überhaupt registrieren zu können. LISA wird um ein Vielfaches empfindlicher sein als die erdgebundenen Gravitationswellendetektoren des LIGO-Programms.

Zur Überprüfung der grundlegenden Technologien von LISA hatte die ESA im Dezember 2015 die Testmission LISA Pathfinder gestartet, die im März 2016 ihren Betrieb aufnahm. Sie konnte demonstrieren, dass es möglich ist, Testmassen zum Nachweis von Gravitationswellen von allen Störungsquellen innerhalb und außerhalb eines Satelliten zu isolieren. Das Experiment gelang mit Bravur, so dass nach 16 Monaten Messzeit im Weltraum die Mission von LISA Pathfinder am 30. Juni 2017 beendet wird. Auf Grund der Erfahrungen mit LISA Pathfinder geht das Science Programme Committee nun davon aus, dass keine technischen Hindernisse einer Verwirklichung von LISA entgegenstehen. LISA soll im Jahr 2034 starten.

Auch für PLATO (Planetary Transits and Oscillation of Stars) gab die ESA grünes Licht. Die Mission darf nun von der Planungsphase, die im Februar 2014 begann, in die Konstruktionsphase eintreten. Der Start von PLATO ist für das Jahr 2026 vorgesehen, die Sonde soll über einen weiten Bereich des Himmels Tausende von Sternen gleichzeitig auf geringfügige periodische Schwankungen ihrer Helligkeiten im Blick behalten. Solche Helligkeitsänderungen können die Anwesenheit von extrasolaren Planeten um diese Sterne belegen. Ein besonderer Schwerpunkt der Untersuchungen von PLATO ist die Suche und detaillierte Erforschung von erdgroßen Exoplaneten und den so genannten Super-Erden in den lebensfreundlichen oder habitablen Zonen um ihre Sterne. Letztere bezeichnet den Abstand zu einem Stern, bei dem sich flüssiges Wasser auf der Oberfläche von Exoplaneten über längere Zeiträume hinweg halten könnte.

Im Rahmen ihrer Technologiemissionen wird die ESA die Mission Proba-3 zur Erforschung der Sonne verwirklichen. Sie soll aus zwei Satelliten bestehen, die im Abstand von 150 Metern auf einer stark elliptischen Bahn um die Erde laufen. Dabei ist ein Satellit eine runde Scheibe, welche die Sonne wie der Mond bei einer totalen Sonnenfinsternis verdeckt. Diese künstliche Sonnenfinsternis nutzt der zweite Satellit, um feinste Strukturen in der Korona, der äußeren Atmosphäre der Sonne beobachten zu können.