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LISA PATHFINDER
Testmission nimmt wichtige Hürde
Redaktion / Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik (AEI)
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11. Juni 2013

Mit der Mission LISA Pathfinder sollten ursprünglich Technologien für LISA, einen geplanten Gravitationswellendetektor im All, getestet werden. Die LISA-Mission wurde inzwischen gestrichen, LISA Pathfinder aber nähert sich seiner Fertigstellung. Die Wissenschaftler setzen nun auf eine erfolgreiche Mission ab 2015 und auf eine Realisierung des Gravitationswellendetektors im All im nächsten Jahrzehnt.

LISA Pathfinder

Mit LISA Pathfinder sollen ab 2015 Technologien für einen Detektor für Gravitationswellen im All getestet werden. Rechts unten das Antriebsmodul des Satelliten. Bild: ESA, C. Carreau

Jede Weltraummission durchläuft vor ihrem Start ausführliche Tests, um sicherzustellen, dass alle Elemente die immensen, beim Start wirkenden Kräfte überstehen und anschließend ihre Aufgaben im Weltraum erfüllen können. Die Mission LISA Pathfinder (LPF) hat auf diesem Wege jetzt ein wichtiges Ziel erreicht: Das Herzstück der Mission, ein in Hannover und Glasgow entwickeltes hochsensibles Präzisionsmesssystem, wird die beim Raketenstart auftretenden Kräfte von bis zu einem 35-fachen der Erdanziehungskraft ohne Schaden aushalten und im Weltraum präzise arbeiten können. Das haben jetzt Tests am Institute for Gravitational Research (IGR) der Universität Glasgow ergeben.

"Unser hochentwickeltes Laserinterferometer funktioniert sehr gut und ist für seinen Einsatz im All bereit. Wir freuen uns, dass die LPF-Mission nun auf festem Kurs für einen Start in 2015 ist," sagt Dr. Christian Killow von der Universität Glasgow, Schottland. "LISA Pathfinder ist eine einzigartige Mission, der Satellit ist ein Meisterstück. Einmal gestartet, können wir ihn nicht zurückholen, um etwas zu reparieren oder zu verbessern. Wir müssen daher sicher sein, dass alle Komponenten den Belastungen während des Starts und des Fluges standhalten und so zusammen funktionieren, wie wir es geplant haben", erklärt Prof. Dr. Karsten Danzmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik und Leiter des Instituts für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover.

LISA Pathfinder ist eine Testmission der ESA, mit der im All Schlüsseltechnologien für künftige weltraumbasierte Gravitationswellen-Observatorien geprüft werden. Für diesen Zweck wird ein Millionen Kilometer langer Laserarm einer geplanten großen Gravitationswellen-Mission auf 40 Zentimeter verkleinert, damit er in einen Test-Satelliten passt. Mit Hilfe des Laserarms können hochpräzise Messungen durchgeführt werden. Er wird dazu auf einer optischen Bank erzeugt und stabilisiert.

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Sie bildet das Herzstück des Satelliten LISA Pathfinder und wurde nun erfolgreich in Glasgow getestet. Inzwischen ist sie auf dem Weg zu Astrium Deutschland, um dort in das LISA Pathfinder-Technologiepaket integriert zu werden. Darüber hinaus wird die optische Bank bei Astrium einem "Gesundheitscheck" unterzogen: Die Funktion der Photodioden, die den Laserstrahl in elektrische Signale umwandeln, wird geprüft und die Laserstrahlpositionen auf den Photodioden werden mikrometergenau nachgemessen, um sicherzustellen, dass die optische Bank beim Transport keinen Schaden genommen hat.

Gravitationswellen sind von Albert Einstein vorhergesagte, winzige Verzerrungen der Raumzeit, deren Existenz bislang nur indirekt nachgewiesen werden konnte. Ihre Messung erfordert eine sehr empfindliche und hochpräzise Messtechnologie. Trotz riesiger Detektoren auf der Erde ist es bislang nicht gelungen, Gravitationswellen nachzuweisen. Werden sie jedoch einmal gemessen, versprechen sie einen völlig neuen "Blick" auf das Universum.

Im Zusammenspiel mit anderen astronomischen Methoden und den Gravitationswellenobservatorien auf der Erde wollen die Forscher so bisher noch unbekannte Bereiche, gewissermaßen die "dunkle Seite des Universums", beobachten. Beispielsweise wird man verfolgen können, wie massereiche Schwarze Löcher entstehen, wachsen und miteinander verschmelzen. Außerdem wird es möglich sein, Aussagen der Allgemeinen Relativitätstheorie zu überprüfen und nach unbekannter Physik zu suchen.

LISA Pathfinder ist eine Mission der ESA. Daran beteiligt sind europäische Raumfahrtunternehmen und Forschungseinrichtungen aus Frankreich, Deutschland, Italien, den Niederlanden, Spanien, der Schweiz und Großbritannien sowie die amerikanische Raumfahrtbehörde NASA. Das Präzisionsmesssystem für LPF wurde unter der Federführung und mit maßgeblicher Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut, AEI) in Hannover entwickelt und gebaut.

LISA Pathfinder hat seinen Namen von der Laser Interferometer Space Antenna (LISA), einem von NASA und ESA gemeinsam geplanten Gravitationswellendetektor im All. Das LISA-Projekt wurde jedoch im Frühjahr 2011 eingestellt, da die NASA nicht über ausreichend Mittel verfügte, um sich im ursprünglich geplanten Umfang an der Mission zu beteiligen.

Das LISA-Team gab jedoch nicht auf und entwickelte die evolved Laser Interferometer Space Antenna, kurz eLISA, die auch als rein europäische Mission zu realisieren gewesen wäre. Dieses auch als New Gravitational Wave Observatory (NGO) bekannte Projekt schaffte es dann auch in die letzte Auswahlrunde für die nächste große ESA-Wissenschaftsmission, musste sich aber im vergangenen Jahr der Mission JUICE geschlagen geben, die die Jupitermonde untersuchen soll (astronews.com berichtete).

Inzwischen hofft das Team auf die darauffolgende große ESA-Mission, die im Jahr 2028 starten soll. Auf einer eigens dafür eingerichteten Webseite werben die Forscher für ihr Projekt und konnten schon zahlreiche renommierte Wissenschaftler als Unterstützer gewinnen, darunter Stephen Hawking oder Nobelpreisträger George Smoot. Eine erfolgreiche Mission von LISA Pathfinder ist daher für die "Wiedergeburt" von LISA von entscheidender Bedeutung.

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siehe auch
eLISA: Gravitationswellenjäger geben nicht auf - 30. Mai 2012
ESA: JUICE soll Jupitermonde erforschen - 3. Mai 2012
LISA: Europäische Forscher planen Neuausrichtung - 13. April 2011
Gravitationswellen: Wichtiger Erfolg für LISA Pathfinder - 28. September 2010
Gravitationswellen: Empfehlung aus Amerika für LISA-Mission - 17. August 2010
Links im WWW
Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik
elisascience.org
LISA Pathfinder, Seite der ESA
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