Gravitationswellensuche: LISA-Pathfinder lässt Testwürfel frei

20. Februar 2016, 08:30
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Esa-Mission schafft wichtigen Zwischenschritt – Wissenschaftliche Messungen beginnen Anfang März

Zürich – Nicht nur mit erdgebundenen Observatorien wird nach Gravitationswellen gefahndet. Die Europäische Weltraumorganisation Esa hat Anfang Dezember den Forschungssatelliten LISA-Pathfinder ins All geschickt, um vom Sonne-Erde-Librationspunkt L1 aus dem Phänomen hinterher zu spüren. Die Mission steht nun kurz vor der Aufnahme ihrer Arbeit. Vergangene Woche hat die Sonde einen wichtigen Zwischenschritt geschafft. Zwei Testwürfel wurden freigelassen und schweben nun im Inneren des Satelliten frei im Raum

Als das LIGO-Konsortium vergangene Woche die Existenz von den von Einstein vorhergesagten Gravitationswellen bestätigte, öffnete sich ein neues Fenster ins Universum. Astronomen hoffen, künftig noch mehr dieser Verzerrungen der Raumzeit zu messen und daraus neue Erkenntnisse über das Universum abzulesen.

Wichtiger Zwischenschritt

Eine wichtige Rolle wird dabei die Laser Interferometer Space Antenna (LISA) der Europäischen Weltraumorganisation Esa spielen. Für dieses milliardenschwere Projekt führt die Esa derzeit mit der LISA-Pathfinder-Mission einen aufwendigen Testlauf durch. Der am 3. Dezember gestartete Satellit hat mit dem Freilassen der Testwürfel einen wichtigen Zwischenschritt am Weg zum vollen Einsatz geschafft.

Die Testwürfel aus einer Gold-Platin-Legierung sollen das Kernstück von LISA werden. Freischwebend sollen sie möglichst völlig frei von anderen Einflüssen nur auf Gravitationswellen reagieren. Diese würden feinste Veränderungen in ihrer exakten Position zueinander auslösen, welche sich mittels eines Laserinterferometers messen lassen.

"Das Loslassen der Würfel war ein kritischer Moment", sagte Philippe Jetzer von der Universität Zürich. Doch die Halterung für die Würfel ließ sich einwandfrei zurückziehen. Der unter anderem an der ETH Zürich entwickelte Steuermechanismus misst nun exakt die Position der Würfel und steuert den Satelliten so, dass er sich mit ihnen bewegt.

"Wenn man ein Objekt im Raum loslässt, fängt es an, sich zu bewegen – das ist die Schwierigkeit", erklärte Domenico Giardini von der ETH Zürich. Das Steuersystem verhindere, dass die Würfel an die Wand stoßen, indem es messe, wenn sie sich darauf zubewegen und den Satelliten ausweichen lasse. "Bisher funktioniert es sogar besser als erwartet."

"Wissenschaftsmodus" wird nächste Woche in Gang gesetzt

Noch werden die Würfel mittels elektrostatischer Kräfte gelenkt, um sie etwa in der Mitte des Innenraums zu halten, in dem sie sich befinden. Am kommenden Dienstag soll auch dieses Hilfsmittel abgeschaltet und LISA-Pathfinder in den sogenannten "Wissenschaftsmodus" übergehen.

"In den kommenden Tagen geht der Steuermechanismus in eine höhere Auflösung, misst die Position noch exakter und bewegt den Satelliten mit den Würfeln mit", erklärte Giardini. Anfang März soll LISA-Pathfinder dann seine für neun bis zwölf Monate anberaumte tatsächliche Arbeit aufnehmen. An der Entwicklung des Satelliten waren aus Österreich die Unternehmen Magna und Siemens beteiligt, die Wiener Weltraumfirma RUAG Space Österreich hat die Thermalisolierung für die Satellitenplattform geliefert.

Die Position von LISA-Pathfinder ist so gewählt, dass sich die Gravitationskräfte von Erde und Sonne gegenseitig aufheben. An LISA-Pathfinder wollen die Forscher unter anderem testen und sicherstellen, dass auch keine anderen Störfaktoren, etwa elektrostatische Aufladung oder kosmische Strahlung, die Detektion der Gravitationswellen stört.

Gravitationswellen erspähen wird LISA-Pathfinder jedoch nicht. Die Mission dient der Vorbereitung auf eLISA (evolved LISA). Voraussichtlich 2034 sollen die drei eLISA-Satelliten in Position gebracht werden, sodass sie im Abstand von je einer Million Kilometer zueinander ein Dreieck bilden. Über die exakte Messung der Abstände zwischen den Satelliten sollen Gravitationswellen nachgewiesen werden. (APA, red, 20.2.2016)

  • LISA-Pathfinder soll vom Sonne-Erde-Librationspunkt L1 aus Gravitationswellen aufspüren.
    illu.: esa–c.carreau

    LISA-Pathfinder soll vom Sonne-Erde-Librationspunkt L1 aus Gravitationswellen aufspüren.

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