Forschung

LISA auf den rechten Pfad gebracht

04.09.2015 - Die Demonstrator-Mission für das geplante Gravitationswellen-Observatorium LISA befindet sich nach Belastungstests auf dem Weg zum Weltraumbahnof.

Wer Gravitationswellen nachweisen möchte, muss einen langen Atem haben. Albert Einstein hat diese bereits 1916 auf Grundlage seiner vor hundert Jahren veröffentlichten Allgemeinen Relativitätstheorie vorausgesagt. Ihr Nachweis ist den bodengebundenen Observatorien bislang nicht gelungen. Hoffnungen ruhen auf der von der europäischen Weltraumorganisation ESA geplanten Weltraummission „evolved Laser Interferometer Space Antenna“ (eLISA), die aber erst ab 2034 die Beobachtung von niederfrequenten Gravitationswellen ermöglichen könnte.

Den Weg dorthin soll die Mission LISA-Pathfinder ebnen, die nun ihre Reise von Europa zum Startplatz am europäischen Weltraumbahnhof in Kourou in Französisch-Guayana angetreten hat. Davor wurde sie gründlichen Tests unterzogen, welche die Start- und Weltraumtauglichkeit der Sonde sicherstellen soll, etwa, dass sie die enormen Schallschwingungen während der ersten Sekunden nach Zündung der Raketentriebwerke beim Start unbeschadet übersteht.

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LISA Pathfinder wurde in der Startkonfiguration mit thermischer Isolierung Anfang Juli bei der IABG in Ottobrunn einem akustischen Belastungstest unterzogen. (Foto: Airbus Defence & Space).


In Kourou wird LISA Pathfinder auf die europäische Vega-Rakete montiert, mit der sie voraussichtlich Ende November abhebt. Die Mission soll im Weltraum wichtige Technologien für eLISA erproben, deren Funktions- und Leistungsfähigkeit sich am Erdboden nicht oder nur eingeschränkt testen lässt.

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Das geplante Gravitationswellen-Observatorium eLISA wird aus drei Satelliten bestehen, die ein Dreieck mit einer Seitenlänge von einer Million Kilometern bilden. (Bild: AEI/MM/exozet)


LISA Pathfinder trägt das rund 150 Kilogramm schwere LISA-Technologiepaket (LTP). Es besteht aus einem Laser-Interferometer, das die Abstandsänderungen zwischen zwei hochpräzisen, jeweils 1,96 Kilogramm schweren Testmassen aus einer Gold-Platin-Legierung misst. Sobald der Satellit seine Umlaufbahn um den 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernten ersten Lagrange-Punkt im System Erde-Sonne erreicht hat, werden die beiden Testmassen entriegelt und mittels eines sehr genau steuerbaren, schwachen elektrostatischen Feldes in der Schwebe gehalten.

In der Forschungsphase der Mission wird dann das elektrostatische Feld um eine der beiden Testmassen abgeschaltet. Das Raumfahrzeug folgt der Bewegung der Testmasse, gesteuert durch ein hoch präzises Lageregelungssystem. Laser-Interferometer und elektrostatische Sensoren messen die Abstände der Testmassen im Raumfahrzeug, um sicherzustellen, dass diese nicht durch Störungen beeinflusst werden. Das Interferometer ermittelt nun die relative Position und Ausrichtung der rund 40 Zentimeter voneinander entfernten Massen mit einer Genauigkeit von weniger als 0,01 Nanometer.

Zum Technologiepaket zählen auch zwei verschiedene Mikrotriebwerke, die so klein sind, dass auf der Erde Tausend von ihnen nötig wären, um ein Blatt Papier anzuheben. Während der Mission werden diese Mikroantriebe, ein zweites Lageregelungssystem der NASA sowie verschiedene innovative Nutzlasttechnologien im Orbit erprobt.

Airbus Defence & Space GmbH in Friedrichshafen hat das LPT gebaut und IABG in Ottobrunn bei München hat es in den Satelliten integriert. Der deutsche Beitrag der insgesamt 430 Millionen Euro teuren Pathfinder-Mission wird maßgeblich vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover sowie Airbus geleistet und von Max-Planck-Gesellschaft und DLR-Raumfahrtmanagement finanziert.

DLR / ESA / Airbus / Alexander Pawlak

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