Es ist "Alle Systeme gehen" für eines der ehrgeizigsten physikalischen Experimente, die jemals versucht wurden.
Am 27. August, nach vier Monaten im Orbit, begann der NASA-Satellit Gravity Probe B seine jahrelange Suche nach Anzeichen eines subtilen Raum-Zeit-Wirbels um die Erde, der von Einsteins Relativitätstheorie vorhergesagt wurde. Die Suche wird nicht einfach sein, aber für die beteiligten Wissenschaftler ist einer der schwierigsten Teile bereits vorbei: Monate des sorgfältigen Startens und Auscheckens des Satelliten, wenn eine falsche Bewegung das Experiment hätte ruinieren können, bevor es jemals gestartet wurde.
"Es ist eine lange und gewundene Geschichte", sagt Francis Everitt, Hauptforscher für die Schwerkraftsonde B (GP-B) und Professor an der Stanford University.
Einer der Schlüsselbestandteile von GP-B ist ein Bordteleskop, das am Stern IM Pegasus einrastet, der als fester Bezugspunkt am Himmel dient. Everitt und seine Kollegen hatten angenommen, dass das Richten des Teleskops auf diesen Stern schnell und schmerzlos sein würde und nur drei Tage nach dem Start dauern würde.
Stattdessen dauerte es Wochen.
Erstens verwirrte Sonnenlicht, das von schwebenden Staubpartikeln reflektiert wurde, die Sternverfolgungssensoren des Satelliten. Diese Sensoren verwenden die Positionen von Sternbildern, um das Raumschiff zu orientieren, und die winzigen leuchtenden Spezifikationen sahen aus wie Sterne. Der Staub löste sich schließlich auf, aber dann trat ein anderes Problem auf: Kosmische Strahlung in Form von Hochgeschwindigkeitsprotonen pfefferte den Lichtsensor des Teleskops und verursachte falsche Signale. Missionswissenschaftler mussten die Software des Satelliten optimieren, um diese Impulse zu ignorieren. Und so ging es wochenlang weiter; Wissenschaftler würden ein Problem nur lösen, um einem anderen zu begegnen.
"Jetzt ist es sehr routinemäßig geworden, und wir brauchen nur etwa eine Minute, um den Stern zu erfassen, wenn wir über den Horizont kommen", sagt Everitt. (Der Satellit verliert den Leitstern während jeder Umlaufbahn aus den Augen, weil er hinter der Erde vorbeifährt. Daher muss er den Stern wieder erfassen, sobald er wieder in Sicht kommt.)
Das Teleskop und der Leitstern sollen Wissenschaftlern helfen, vier sich drehende Kugeln oder Gyros an Bord des Satelliten zu verfolgen. Diese Gyros, die in einer der nächsten Ausgaben des Guinness-Buches der Rekorde als die rundesten Objekte aufgeführt werden, die jemals hergestellt wurden, sind das Herzstück des Experiments. Zu Beginn sind ihre Spinachsen auf IM Pegasus ausgerichtet. Wenn die Raumzeit um die Erde wirklich verdreht ist, wie Einstein sagt, wackeln die Gyros und geraten während der einjährigen Mission von GP-B langsam aus der Ausrichtung mit dem entfernten Stern.
"Eines der Dinge, über die wir uns alle schrecklich Sorgen machten, war, dass wir etwas Schmutz in die Kreiselgehäuse bekommen", sagt Everitt. Die Gyros schweben in einem nahezu perfekten Vakuum, und nur ein Tausendstel Zoll Abstand trennt die Kugeln von ihren Hüllen.
„Die Gyros wurden vor dem Aufstieg gereinigt, aber wir haben diesem Ding beim Start eine enorme Vibration verliehen. Würdest du nicht erwarten, dass ein Stück Schmutz durch einen der Abpumpanschlüsse eindringt, direkt auf einem der Gyros landet und ihn blockiert? " er sagt. "Das wäre das Ende dieses Kreisels."
Diesmal war die ganze Sorge umsonst. "Die Gyros waren alle so sauber wie eine Pfeife", sagt er. Sie hängen in ihren Hüllen, sind auf den Leitstern ausgerichtet und drehen sich tausende Male pro Minute. "Erstaunlich, herrlich."
Nun beginnt das Sammeln wissenschaftlicher Daten. Die Bordcomputer des Satelliten sollten in der Lage sein, diese Phase der Mission automatisch zu bewältigen. Dennoch wird das ganze Jahr über mindestens eine Person im Einsatz sein, um GP-B zu überwachen, sagt Everitt. "Es sollte von selbst laufen, aber man kann sich nie entspannen."
Nach mehr als 40 Jahren methodischer Planung und vier Monaten intensiver Fehlerbehebung empfinden die Wissenschaftler von GP-B "ein echtes Gefühl der Freude", sagt er. „Was für einen Unterschied macht es, dort oben zu sein und zu operieren. Wie aufregend das ist. Das spüren wir alle. “
"Einige Leute", lacht Everitt, "reden davon, ein oder zwei Wochen wohlverdienten Urlaub zu nehmen."
Ursprüngliche Quelle: NASA Science News
