LISA Pathfinder auf dem Weg zum Start

Der Satellit ist fertiggestellt

1. September 2015

LISA Pathfinder (LPF), die Testmission zur Erprobung neuartiger Technologien für das geplante Gravitationswellen-Observatorium eLISA, wird am 3. September 2015 zur Startvorbereitung zum Weltraumbahnhof in Kourou verschifft. „Wir haben vollkommen neue Technologien entwickelt, mit denen wir später den Sound des Universums einfangen wollen. Jetzt warten wir gespannt auf den Start und die ersten Daten“, so Prof. Dr. Karsten Danzmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut/AEI) in Hannover und Professor an der Leibniz Universität Hannover.

Das Wissenschaftsmodul von LISA Pathfinder (oben) und das Antriebsmodul (unten) in ihrer Startkombination mit thermischer Isolierung vor dem Akustiktest bei der IABG in Ottobrunn. Der Akustiktest Anfang Juli 2015 stellte sicher, dass die Sonde die enormen Schallschwingungen beim Start der Trägerrakete unbeschadet übersteht.

LISA Pathfinder wird im Weltraum neuartige Technologien erproben, deren Funktions- und Leistungsfähigkeit sich am Erdboden nicht oder nur eingeschränkt testen lassen. Damit wird die Mission den Weg für das Gravitationswellen-Observatorium eLISA ebnen. Auch andere Weltraummissionen profitieren bereits heute von den neuen Technologien. Hierzu zählt zum Beispiel das Laserentfernungsmessgerät der Erdbeobachtungsmission Grace Follow-On, die im Jahr 2017 starten soll.

Das optische Präzisionsmesssystem für LPF wurde unter der Federführung und mit maßgeblicher Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut/AEI) in Hannover entwickelt und gebaut. Prof. Dr. Karsten Danzmann hat gemeinsam mit Prof. Stefano Vitale von der Universität Trento, Italien, die wissenschaftliche Leitung des Projekts inne.

In den vergangenen Wochen wurde die hochempfindliche Nutzlast in den Satelliten eingebaut. Anschließend folgten letzte Funktions- und Umwelttests des kompletten Satelliten. Auch die Triebwerksmodule sowie die Halterung des Satelliten für die Befestigung auf der Rakete wurden montiert. Nun steht der Transport von LPF zum ESA-Weltraumbahnhof in Kourou/Französisch-Guayana unmittelbar bevor. Von dort wird die Mission im Spätherbst auf einer Vega-Rakete starten.

Währenddessen bereiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit Hochdruck den Missionsbetrieb des Satelliten vor. Sobald LPF sein Ziel erreicht hat, werden sie über einen Zeitraum von einigen Monaten intensiv die hochpräzisen Technologien an Bord testen und dabei im ständigen Dialog mit dem Satelliten stehen.

LISA Pathfinder ist eine Mission der ESA. Daran beteiligt sind europäische Raumfahrtunternehmen unter der Systemverantwortung von Airbus DS, Forschungseinrichtungen aus Frankreich, Deutschland, Italien, den Niederlanden, Spanien, der Schweiz, und Großbritannien sowie die NASA.

LISA Pathfinder wird aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie über das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gefördert.

Hintergrundinformationen nach dem Seitenumbruch

Das hochempfindliche Messsystem von LISA Pathfinder

In den zwei separaten Vakuumtanks der wissenschaftlichen Nutzlast von LPF sollen während des Missionsbetriebs jeweils eine würfelförmige Testmasse von zwei Kilogramm (nahezu) frei von allen inneren und äußeren Störkräften schweben und so die präzise Vermessung einer kräftefreien Bewegung im Raum demonstrieren. Eine spezielle Gold-Platin-Legierung sorgt dafür, dass auf die Massen keine magnetischen Kräfte wirken; eine berührungslose Entladung mit Hilfe von UV-Strahlung stellt sicher, dass keine elektrostatische Aufladung erfolgt. Eine besondere Herausforderung stellt dabei der sogenannte Caging-and-Venting-Mechanismus dar, der die Testmassen während der heftigen Vibrationen beim Start von LISA Pathfinder sichert, sie kontrolliert freigibt und sie gegebenenfalls auch wieder einfängt. Mittels Laserinterferometrie werden die Positionen und die Ausrichtung der beiden Testmassen relativ zum Satelliten und zueinander mit bisher unerreichter Genauigkeit von etwa 10 Pikometern (ein hundertmillionstel Millimeter) gemessen. Darüber hinaus werden die Positionen über kapazitive Inertialsensoren mit geringerer Genauigkeit erfasst. Die Messdaten werden dazu verwendet, mit Hilfe eines „Drag-Free Attitude Control System (DFACS)“ die Sonde so zu steuern, dass sie gewissermaßen stets auf eine der Testmassen zentriert bleibt. Die eigentliche Lageregelung des Satelliten erfolgt dabei durch Kaltgas-Mikronewton-Triebwerke. Diese ermöglichen eine extrem feine und gleichmäßige Regelung des Antriebschubs. Die Schubkräfte liegen im Bereich von Mikronewton – dies entspricht der Gewichtskraft eines Sandkorns auf der Erde.

Wegbereiter für eine neue Astronomie

LISA Pathfinder ist Wegbereiter für eLISA, ein großes Weltraumobservatorium, das eines der am schwersten fassbaren astronomischen Phänomene direkt beobachten soll – Gravitationswellen. Diese von Albert Einstein vorhergesagten, winzigen Verzerrungen der Raumzeit erfordern eine sehr empfindliche und hochpräzise Messtechnologie. Weltraumobservatorien wie eLISA werden Gravitationswellen mit Frequenzen im Millihertz-Bereich nachweisen. So ergänzen sie irdische Detektoren wie GEO600, aLIGO und Virgo, die bei höheren Frequenzen (im Audiobereich) messen. Im Zusammenspiel mit anderen astronomischen Methoden werden diese Gravitationswellenobservatorien bisher noch unbekannte Bereiche, gewissermaßen die „Dunkle Seite des Universums“, beobachten. Beispielsweise wird man verfolgen können, wie massereiche schwarze Löcher entstehen, wachsen und miteinander verschmelzen. Außerdem wird es möglich sein, Aussagen der Allgemeinen Relativitätstheorie zu überprüfen und nach unbekannter Physik zu suchen.

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