Am 3. Dezember 2015 ist die Sonde LISA Pathfinder um 5.04
Uhr Mitteleuropäischer Zeit an Bord einer Vega-Rakete vom europäischen
Weltraumbahnhof Kourou (Französisch-Guyana) ins All gestartet. Mehr als zehn
Jahre lang dauerte die Vorbereitung dieser ESA-Mission zur wissenschaftlichen
Technologie-Erprobung, die einzigartige Anforderungen an Nutzlast und Sonde
stellt. Das Raumfahrtmanagement im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt
(DLR) mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) und
die Max-Planck-Gesellschaft finanzieren den deutschen Beitrag zu LISA
Pathfinder.
Wegbereiter für das Gravitationswellen-Observatorium
eLISA
"LISA Pathfinder wird im Weltraum wichtige
Technologien für das von der Europäischen Weltraumorganisation ESA geplante
Gravitationswellen-Observatorium eLISA (evolved Laser Interferometer Space
Antenna) erproben. Dessen Funktions- und Leistungsfähigkeit kann auf der Erde
nicht oder nur eingeschränkt getestet werden", erläutert Hans-Georg
Grothues, LISA Pathfinder-Projektleiter im DLR. eLISA soll ab 2034
Gravitationswellen aus dem Weltraum "beobachten" und damit den energiereichsten
und heftigsten astrophysikalischen Ereignissen unseres Universums auf die Spur
kommen.
Gravitationswellen
wurden durch den deutschen Physiker Albert Einstein erstmals 1916 auf der
Grundlage seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorausgesagt, die nahezu auf
den Tag genau vor einhundert Jahren, am 25. November 1915, veröffentlicht
wurde. Die Gravitationswellen sollen von eLISA mit Hilfe einer
Laserinterferometrie zwischen drei Sonden nachgewiesen und gemessen werden.
Diese werden rund zwei Millionen Kilometern voneinander entfernt in einem
Dreieck angeordnet sein.
Technologieerprobung 1,5 Millionen Kilometer von der Erde
entfernt
Wenn LISA Pathfinder nach rund zwei Monaten an ihrem
Ziel, dem Lagrangepunkt L1, angekommen ist, kann die eigentliche Mission
beginnen. Im Lagrangepunkt halten sich die Gravitationskräfte von Sonne und
Erde die Waage, lediglich geringfügig gestört durch den Mond und die Planeten.
Der Punkt befindet sich rund 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt in
Richtung Sonne. Hier herrschen nahezu konstante Kräfteverhältnisse,
Temperaturen und geringstmögliche Störungen - ideale Bedingungen für die
Technologieerprobung.
Im Inneren des Wissenschaftsmoduls - im sogenannten LISA
Technology Package (LTP) - werden zwei kleine würfelförmige Testmassen -
bestehend aus einer Gold-Platin-Legierung mit einer Kantenlänge von 46
Millimetern und einer Masse von zwei Kilogramm - freigegeben und driften dann
freischwebend in der Sonde - fast vollständig unbeeinflusst von Störungen durch
die Sonde selbst und die Außenwelt. Die verbleibenden Einflüsse auf diese
beiden Testmassen werden durch eine hochpräzise Lagekontrolle mit Hilfe
spezieller Mikro-Newton-Triebwerke ausgeglichen. Abstand und Ausrichtung der
beiden Testmassen werden durch ein Laserinterferometer sowie durch
Inertialsensoren mit einer Genauigkeit von weniger als zehn Pikometern - das
ist weniger als ein Zehnmillionstel eines Haardurchmessers - bestimmt.
Simulation von eLISA auf engstem Raum
LISA Pathfinder soll nun nachweisen, dass die
Inertialsensoren, die Laserinterferometrie und die Stabilitätskontrolle wie
vorgesehen betrieben werden können. Die beiden würfelförmigen Testmassen werden
dabei die frei schwebenden, so genannten Endspiegel des späteren
Laserinterferometers von eLISA simulieren. Anders als bei eLISA, wo die
Spiegel, verteilt auf drei Raumsonden rund zwei Millionen Kilometer voneinander
entfernt angeordnet sein werden, beträgt deren Abstand bei LISA Pathfinder nur
etwa 40 Zentimeter. Neben dem LTP befindet sich eine zweite Nutzlast an Bord
von LISA Pathfinder: das so genannte "Disturbance Reduction System"
(DRS) des Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA. Gezeigt werden soll so,
dass die Testmassen als nahezu störungsfrei "aufgehängte" Spiegel
eines Laserinterferometers in einem zukünftigen
Gravitationswellen-Observatorium wie eLISA dienen können.
Das LISA Pathfinder-Team
Neben der ESA sind an LISA Pathfinder
Forschungseinrichtungen und Industriefirmen aus Italien, Deutschland,
Großbritannien, Spanien, der Schweiz, Frankreich und den Niederlanden
beteiligt. Der deutsche Beitrag wird maßgeblich vom Max-Planck-Institut für
Gravitationsphysik/Albert-Einstein-Institut (AEI) in Hannover geleistet und von
der Max-Planck-Gesellschaft sowie dem DLR Raumfahrtmanagement finanziert.
Kontakte
Martin Fleischmann
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Raumfahrtmanagement, Kommunikation
Tel.: +49 228 447-120
Fax: +49 228 447-386
Dr. Hans-Georg Grothues
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Raumfahrtmanagement, Extraterrestrik
Tel.: +49 228 447-348
Fax: +49 228 447-745
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