Nach erfolgreichem Abschluss einer langen Reihe von Tests des Satelliten und der Nutzlast hat die ESA-Mission LISA Pathfinder ihre wissenschaftliche Missionsphase begonnen. Während der nächsten sechs Monate werden die Missionswissenschaftler hunderte Experimente durchführen, um den Weg für zukünftige Weltraumobservatorien wie eLISA zu ebnen. Forschende des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) und des Instituts für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover sind wichtige Missionspartner.
LISA Pathfinder ist eine Satellitenmission zur Technologiedemonstration und befindet sich rund 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt in Richtung der Sonne. Dort haben Missionswissenschaftler nun ein Weltraumlaboratorium aufgebaut, um den perfekten freien Fall zweier würfelförmiger Testmassen zu untersuchen. Das Team wird damit notwendige Technologien für zukünftige Gravitationswellen-Observatorien im Weltraum testen.
„Wir stehen jetzt am Anfang der zweiten Woche von LISA Pathfinders wissenschaftlicher Mission und sind absolut begeistert davon, wie gut unsere ersten Experimente gelaufen sind“, sagt Professor Karsten Danzmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik und Direktor des Instituts für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover, der zudem Co-Principal Investigator des LISA Technology Package – das wissenschaftliche Herz des Satelliten – ist. „Für die nächsten Wochen gibt es einen engen Zeitplan von Experimenten, die wir auf dem Satelliten durchführen wollen. Damit wollen wir letztendlich zeigen, dass wir ein großes Gravitationswellen-Observatorium im All bauen können.“
Gravitationswellen im Weltraum messen
Einstein sagte Gravitationswellen in seiner Allgemeinen Relativitätstheorie vorher. Sie wurden vor Kurzem – 100 Jahre nach der Vorhersage – erstmals von den Advanced LIGO-Detektoren auf der Erde nachgewiesen. Observatorien im Weltraum wie eLISA werden existierende Detektoren auf der Erde ergänzen, indem sie niederfrequente Gravitationswellen messen, die sich auf der Erde nicht nachweisen lassen.
Solche Observatorien nutzen Testmassen im perfekten freien Fall, die von allen äußeren Kräften bis auf die Gravitation isoliert sind. Deren Abstände werden durch Millionen Kilometer lange Laserlaufstrecken präzise vermessen. Gravitationswellen machen sich durch Änderungen dieser Abstände bemerkbar. LISA Pathfinder enthält einen dieser so genannten Laserarme – verkleinert auf 38 Zentimeter, damit er in den Satelliten passt. Max Planck- und Leibniz Universität-Forschende leiteten und überwachten die Konstruktion des verwendeten präzisen optischen Abstandsmesssystems.
Um zu verstehen, wie verschiedene Störkräfte auf die Testmassen wirken und deren perfekten freien Fall stören, wird das Team diese Kräfte absichtlich auf die Massen einwirken lassen und die Wirkung untersuchen. „Wir wollen nicht nur den Einfluss der bekannten Störkräfte auf die Würfel minimieren, sondern auch die restlichen Effekte besser verstehen, die im Rauschen versteckt sind“, sagt Karsten Danzmann.
Datenanalyse für LISA Pathfinder in Hannover
Die wissenschaftliche Missionsphase von LISA Pathfinder hat offiziell am 1. März begonnen und wird sechs Monate dauern, davon 90 Tage für das LISA Technology Package und 90 Tage für das Disturbance Reduction System, ein zusätzliches Experiment des Jet Propulsion Laboratory der NASA.
Während der gesamten Betriebsdauer sind Max-Planck- und Leibniz Universität-Forschende wichtige Partner bei der Datenanalyse, die von zentraler Bedeutung bei der Gewinnung entscheidender Informationen aus den Messdaten ist. Sie spielten zudem eine führende Rolle bei der Entwicklung der verwendeten Software. Das Institut hat einen Kontrollraum in Hannover eingerichtet, der zur Unterstützung für den am Europäischen Raumflugkontrollzentrum (ESOC) in Darmstadt und für eingehendere Untersuchungen dient. Weil eine unmittelbare Datenanalyse für die Konfiguration nachfolgender Experimente erforderlich ist, nehmen Forschende des Instituts zudem am Schichtbetrieb am ESOC teil.
Hinweis an die Redaktionen
Für weitere Informationen steht Ihnen Dr. Benjamin Knispel, Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut Hannover), unter Telefon +49 511 762 19104 oder per E-Mail unter benjamin.knispel@aei.mpg.de gern zur Verfügung.
