Tschüss, Pfadfinderin LISA!

  • 19. July 2017

Die Mission LISA Pathfinder ist nach 16 Monaten erfolgreichen Betriebs im Orbit abgeschaltet worden.

Am Abend des 18. Juli 2017 ist die Mission LISA Pathfinder nach 16 Monaten wissenschaftlichen Betriebs im Orbit abgeschaltet worden. Bereits im April sorgte ein Bahnmanöver dafür, dass der Satellit in eine sichere Parkumlaufbahn um die Sonne eintrat, die ihn für mehr als 100 Jahre von der Erde fern hält. Damit geht eine anspruchsvolle Technologiedemonstration zu Ende, die das Weltraum-Laserinterferometer Gravitationswellen-Observatorium LISA (Laser Interferometer Space Antenna) vorbereiten soll. Die ESA hat die Mission inzwischen als dritte der großen Missionen (L3) seines „Cosmic Vision Programms“ ausgewählt. Ihr Start ist für 2034 geplant.

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LISA Pathfinder hat die Schlüsselelemente eines Gravitationswellen-Observatoriums im Weltraum getestet. (Bild: ESA–C.Carreau)

Die von irdischen Detektoren empfangenen Gravitationswellensignale haben Frequenzen im Bereich von einigen zehn Hertz bis zu mehreren Kilohertz, doch das Spektrum der Gravitationswellen ist noch viel breiter. Niederfrequente Gravitationswellen werden insbesondere von Ereignissen wie Galaxienkollisionen, verschmelzenden extrem massereichen schwarzen Löchern mit Millionen oder Milliarden Sonnenmassen, Millionen von Doppelsternen in unserer Galaxie oder exotischen Quellen wie kosmischen Strings erzeugt.

Um die bei diesen Ereignissen abgestrahlten Gravitationswellen im Frequenzbereich von 0,1 Millihertz bis 1 Hertz nachzuweisen, gilt es, extrem winzige Längenänderungen nachzuweisen, die so groß sind wie der Kern eines Wasserstoffatoms. Bei LISA werden drei Satelliten die 2,5 Millionen Kilometer langen Arme eines Laserinterferometers in Form eines nahezu gleichseitigen Dreiecks aufspannen.

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Die geplante LISA-Mission wird Gravitationswellen im Weltall messen. Sie besteht aus drei Satelliten im Abstand von Millionen von Kilometern. (Bild: AEI/MM/exozet; GW-Simulation: NASA/C. Henze)

Die dafür nötigen Schlüsseltechnologien hat die am 3. Dezember 2015 gestartete LISA-Pathfinder-Mission getestet. Einige davon sind im „LISA Technology Package“ (LTP) untergebracht. Diese komplexe Nutzlast ist das Herzstück von LISA Pathfinder. „Schon bei den ersten Messungen Ende Februar 2016 zeigte sich noch während der Inbetriebnahme der Sonde, dass die Ziele der Mission zum Teil deutlich übertroffen werden würden“, blickt Hans-Georg Grothues, LISA Pathfinder-Projektleiter im DLR Raumfahrtmanagement, zurück. Daher wurde im Juni 2016 beschlossen, die Mission bis Mitte 2017 zu verlängern. Auf diese Wiese ließen sich zum Teil mehrwöchige Langzeitmessungen machen.

Weil die Tests über Erwarten gut verliefen, kann ein Teil der LTP-Technologie nun auch bei LISA zum Einsatz kommen. Das gilt etwa für die Inertialsensoren, welche die freifliegenden, würfelförmigen Testmassen von etwa zwei Kilogramm Masse aus einer speziellen Gold-Platin-Legierung enthalten. Sie bilden die Spiegel an den Enden der Arme des Laser-Interferometers, dessen Licht durch einen besonders rauscharmen Laser erzeugt wird. Nahezu reibungslos funktionierte auch die kritische Freigabe der Testmassen, die während des Starts durch einen Haltemechanismus gesichert waren. Auch deren mehrfaches Wiedereinfangen, Positionieren und Freigeben im Laufe der Mission gelangen erfolgreich.

„Nach dem Ende der Pathfinder-Mission können wir unsere Arbeit mit vollem Elan an LISA fortsetzen. Mit LISA werden wir die Verschmelzungen extrem massereicher Schwarzer Löcher aus dem gesamten Universum belauschen und ihre Eigenschaften erfassen“, sagt Karsten Danzmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, Direktor des Instituts für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover und Co-PI der LISA-Pathfinder-Mission. „Damit ergänzen wir die Messungen irdischer Detektoren wie GEO600, LIGO und Virgo und vervollständigen unser lückenhaftes Bild von der dunklen Seite des Universums.“

DLR / AEI / Alexander Pawlak

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