Die Europäische Weltraumorganisation hat erfolgreich den LISA Pathfinder gestartet, ein Raumschiff, das Technologien zur Beobachtung von Gravitationswellen im Weltraum demonstrieren soll. Der Start fand am 3. Dezember 2015 (22:04 Uhr EST, 2. Dezember 2015) mit einer Vega-Rakete im europäischen Weltraumbahnhof in Kourou, Französisch-Guayana, statt.
Gravitationswellen sind Wellen im Gefüge der Raumzeit, die Albert Einstein in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt hat. Bisher haben sich Gravitationswellen als schwer fassbar erwiesen, da sie extrem klein und unglaublich schwach sind. Die Technologie, die benötigt wird, um sie zu erkennen, ist hochempfindlich und daher schwierig zu konzipieren, zu planen und zu bauen.
Die LISA Pathfinder-Mission testet die Technologie nur, um festzustellen, ob es möglich ist, die Wellen zu erfassen, die durch ein Gravitationsereignis wie die Kollision zweier Schwarzer Löcher, einer Supernova oder eines Sterns mit einem wackeligen Spin verursacht werden.
Ein solches Ereignis sollte eine winzige Verzerrung in der Raumstruktur verursachen, und es wird vorausgesagt, dass diese winzigen Änderungen erkennbar sein sollten. Die Genauigkeit, die zur Erfassung von Gravitationswellen erforderlich ist, ist jedoch außergewöhnlich. Ein Beispiel dafür, wie winzig Gravitationswellen sind: Die Wellen, die von einem Paar umlaufender Schwarzer Löcher ausgestrahlt werden, würden ein millionen Kilometer langes Lineal um weniger als die Größe eines Atoms dehnen.
LISA Pathfinder verwendet einen speziellen Laser und ein Interfermeter, um den Abstand zwischen zwei frei schwebenden Gold-Platin-Würfeln zu messen, die in zwei separate Vakuumkammern mit einem Abstand von 38 cm abgegeben werden. Zwischen diesen Kammern befinden sich die Interferometerdetektoren. Die Würfel entsprechen dem freien Fall und sind daher frei von allen äußeren und inneren Kräften, die auf sie wirken, mit Ausnahme der Schwerkraft. Die Detektoren überwachen die relativen Positionen der Würfel mit hoher Präzision. Diese Tests werden den Grundstein für zukünftige Gravitationswellenobservatorien im Weltraum legen.
Im folgenden Video finden Sie eine detaillierte Beschreibung und Visualisierung der Funktionsweise von LISA Pathfinder:
Die Stabilität des Raumfahrzeugs ist für die Erkennung von Gravitationswellen von größter Bedeutung. Daher wird auf dieser Mission auch das Disturbance Reduction System (DRS) der NASA getestet, eine Triebwerkstechnologie, mit der die Position des Raumfahrzeugs kontinuierlich angepasst werden kann, damit das System zentriert bleibt Testwürfel. Mit Hilfe von Lasern wird die Position der frei schwebenden Testmassen vom Interferometer mit einer Genauigkeit von 100.000stel der Breite eines menschlichen Haares gemessen.
Auch hier erkennt LISA Pathfinder Gravitationswellen nicht direkt, zeigt jedoch Technologien auf, die zur Beobachtung dieser Wellen erforderlich sind. Das Raumschiff wird nun eine sechswöchige Inbetriebnahmezeit durchlaufen, wenn es in Richtung Lagrange Point L1 fährt, etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt in Richtung Sonne. Dann finden acht Monate Technologiedemonstration statt.
Wenn alles gut geht, könnte ein zukünftiges Observatorium für Raumfahrzeuge die gleiche Art von Sensoren verwenden, aber sie würden in drei einzelnen Raumfahrzeugen untergebracht sein, die etwa 1 Million Kilometer voneinander entfernt sind. Die Wissenschaftler könnten dann messen, wie Gravitationswellen den Abstand zwischen den Testmassen verändern, was einen Unterschied auf der Skala von Pikometern darstellen würde (ein Pikometer ist ein Billionstel Meter).
Weitere Informationen: ESA LISA Pathfinder Fact Sheet, JPL,
