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Veröffentlicht: 17.02.2016, 17:57 Uhr

Lisa-Pathfinder Zwei Würfel im freien Fall

Die beiden Testmassen des Satelliten Lisa-Pathfinder wurden erfolgreich aus ihren Halterungen gelöst. Der wissenschaftliche Testbetrieb der Gravitationswellen-Mission kann beginnen.

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© dpa Lisa-Pathfinder in der Animation.

Die am 3. Dezember 2015 gestartete Gravitationswellen-Mission Lisa-Pathfinder hat ein weiteres wichtiges Etappenziel erreicht. Nach dem der gleichnamigen Satellit seine endgültige Position, den 1,5 Millionen KIlometer entfernten Lagrangepunkt 1 erreicht hat, sind die Arretierungen der beiden Testmassen an Bord des Flugkörpers gelöst worden. Die zwei identischen Würfel aus einer Gold-Platin-Legierung schweben nun frei innerhalb des Flugkörpers. Ein Lasersystem wird den Abstand zwischen den Massen – er beträgt im 38 Zentimeter – über eine längeren Zeitraum mit höchster Präzision vermessen. Auf diese Weise will man winzige Abweichungen vom perfekten freien Fall feststellen – ausgelöst etwa vom Sonnenwind, der auf den Satelliten niederprasselt.

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Noch verhindern elektrische Felder, dass die jeweils zwei Kilogramm schweren Würfel (gemessen auf der Erde) mit einer Kantenlänge von 46 Millimetern an die Wände ihrer Behausungen gelangen, wenn die Bahn des Satelliten etwas von seinem Kurs abweicht. In der kommenden Woche werden die Felder abgeschaltet, so dass die Testmassen frei Fallen. Erforderliche Korrekturen am Kurs des Satelliten sollen kleine Triebwerke übernehmen.

Lisa-Pathfinder © ESA/ATG medialab Vergrößern Blick ins Innere von Lisa-Pathfinder. Zu sehen sind die beiden Testmassen links und rechts und der Verlauf der Laserstrahlen.

Der Satellit wird dann ausschließlich den Testmassen in seinem Inneren folgen, die auf ihrer eigenen Umlaufbahn frei fliegen. Mit einem Laserinterferometer misst man nun, wie sich unter bestimmten Bedingungen der Abstand und die Ausrichtung der beiden Massen zueinander verändert. Die Messgenauigkeit beträgt etwa zehn Pikometern (hundertmillionstel Millimeter). Auf diese Weise soll der perfekte freie Fall vermessen werden.

Weltraumteleskop Lisa im Labormaßstab

Gravitationswellen kann Lisa-Pathfinder selbst nicht aufspüren, dafür ist der Abstand der Testmassen viel zu klein. Das ist aber auch nicht der Zweck dieser Mission, die für sechs Monate ausgelegt ist. Lisa-Pathfinder soll die Techniken testen und die Voraussetzungen schaffen für das Weltraum-Interferometer „Lisa“ (Laser Interferometer Space Antenna). Lisa-Pathfinder ist Lisa gewissermaßen im Labormaßstab. „Wir werden alle physikalischen Prozesse detailliert untersuchen, die die Empfindlichkeit eines weltraumgestützten Interferometers begrenzen und ihre Wirkung vermessen,“ erklärt Karsten Danzmann, Direktor am MPI für Gravitationsphysik und Direktor des Instituts für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover.

© reuters Esa-Satellit soll Einstein recht geben

Beim Weltraum-Interferometer „Lisa“, dessen Start für 2034 geplant ist, handelt es sich um ein System aus drei Satelliten, die im Formationsflug ein gleichseitiges Dreieck von mehreren Millionen Kilometer Kantenlänge ausspannen. Die Kanten werden von sich überlagernden Laserstrahlen gebildet. Das riesige Interferometer würde entlang der Erdbahn um die Sonne kreisen und alle niederfrequenten Gravitationssignale registrieren, die etwa von rotierenden Supermassiven Schwarzen Löchern, möglicherweise auch aus der Frühphase des Universums stammen.

Am 1. März beginnen die Messungen

„LISA Pathfinder arbeitet weiterhin perfekt! Das Freilassen der Testmassen erforderte etwas Lernen, aber das Team hat dann schnell eine elegante Lösung gefunden. Mit dem erfolgreichen Betrieb eines Laserinterferometers im Weltraum zwischen zwei freischwebenden Testmassen liefert LISA Pathfinder eine echte Weltneuheit!“, sagt Danzmann. Nach einer Woche letzter Überprüfungen wird die eigentliche wissenschaftliche Mission von Lisa-Pathfinder am 1. März beginnen. „Wir stehen nun kurz vor dem Beginn der wissenschaftlichen Mission, die Schlüsseltechnologien zur Beobachtung von Gravitationswellen im Weltraum demonstrieren wird.“

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Forscher der Max-Planck-Gesellschaft und der Leibniz Universität in Hannover sind führend an der Entwicklung der Auswertungssoftware beteiligt, die eine zentrale Rolle beim Extrahieren der entscheidenden Information aus den Messdaten spielt. Das Institut betreibt zu diesem Zweck ein eigenes Kontrollzentrum in Hannover. Da eine unmittelbare Auswertung der Daten für die Konfiguration der Untersuchungen entscheidend ist, sitzen Forscher aus Hannover außerdem rund um die Uhr Schichten im Darmstädter Kontrollzentrum (Esoc) der europäischen Weltraumagentur Esa.

LISA Pathfinder ist eine Mission der Esa. Daran beteiligt sind europäische Raumfahrtunternehmen unter der Systemverantwortung von Airbus Defence and Space und Forschungseinrichtungen aus Frankreich, Deutschland, Italien, den Niederlanden, Spanien, der Schweiz, und Großbritannien sowie die Nasa.

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