LISA Pathfinder

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LISA Pathfinder
LISA Pathfinder
Typ: Forschungssatellit
Betreiber: Europäische WeltraumorganisationESA ESA
Missionsdaten
Masse: 1,9 t (475 kg Nutzlast)
Größe: 2,1 × 1,0 m
Start: 3. Dezember 2015, 04:04 UTC[1]
Startplatz: CSG, ELV
Trägerrakete: Vega VV06
Status: im Orbit
Bahndaten

LISA Pathfinder (SMART-2) ist der Name eines im November 2000 genehmigten Forschungs- und Erprobungssatelliten der ESA. Mit dem Satelliten sollen Techniken zum Nachweis von Gravitationswellen erprobt werden. Der Satellit wurde von EADS Astrium gebaut.[2] Der Start war zunächst für 2008 vorgesehen, wurde dann mehrfach verschoben[3] und erfolgte schließlich am 3. Dezember 2015 mit einer Vega-Rakete. LISA Pathfinder soll zwölf Monate lang Messgeräte für die Mission eLISA/NGO (Evolved Laser Interferometry Space Antenna) testen.[4] Der Start von eLisa/NGO ist derzeit für 2034 anvisiert.

Um Gravitationswellen mit einem Gravitationswellendetektor nachweisen zu können, müssen die Instrumente Gravitationsänderungen in der Größenordnung von 10−16 g und Entfernungsänderungen in einer Größenordnung von 10−12 m in einem Frequenzbereich von 0,001 bis 0,1 Hz erfassen. Bei LISA Pathfinder begnügt man sich mit einer um eine Größenordnung geringeren Messgenauigkeit. Während eLISA/NGO Distanzmessungen zwischen Satelliten durchführt, die etwa 5 Millionen Kilometer voneinander entfernt sind, misst LISA Pathfinder den Abstand zweier Referenzkörper (Würfel mit 46 Millimeter Kantenlänge und einem Abstand von ca. 38 cm) innerhalb des Satelliten. Überprüft wird das Funktionieren der Messgeräte und des Messprinzips - aufgrund des geringen Abstands wird ein Nachweis von Gravitationswellen für LISA Pathfinder nicht erwartet.

Als Messinstrument ist dazu ein 64×38×38 cm großes und 150 kg schweres Technologietestgerät an Bord des Satelliten installiert, das im Wesentlichen aus einer speziellen optischen Bank und diversen Mess-, Steuerungs- und Kontrollsystemen besteht. Diese enthält zwei Vakuumbehälter und jeweils eine würfelförmige Testmasse aus einer Gold-Platin-Legierung mit 46 mm Kantenlänge, welche bei der Messung darin frei in einem Abstand von etwa 40 cm schweben. Hauptnutzlast ist ein Laserinterferometer, welches den Abstand der beiden Würfel bestimmt. Das Laserlicht wird über zwei Glasfasern in die Bank eingespeist. Zur exakten Lageregelung des Satelliten werden sehr schwache Ionentriebwerke, also elektrische Triebwerke (Field Emission Electric Propulsion) mit Cäsium als Antriebsmedium und einer Schubkraft von 0,1 bis 150 µN eingesetzt, die aber nur außerhalb der Messzeiten verwendet werden dürfen.[5]

LISA Pathfinder befindet sich in einem Orbit um den Sonne-Erde-Librationspunkt L1 im Abstand von ca. 1,5 Mio km von der Erde. Nach dem erfolgreichen Start und dem Erreichen der endgültigen Position wurde am 22. Januar 2016 der Raketenmotor abgeworfen.[6] Seit dem 22. Februar 2016 befinden sich die beiden Testmassen im "freien Fall" innerhalb der Messapparatur, ohne jegliche Beeinflussung von außen. Nach dem Lösen der mechanischen Verbindungen waren diese bis dahin noch mit elektrostatischen Kräften auf Position gehalten worden.[7] Wissenschaftliche Untersuchungen begannen am 8. März 2016.[8]

Am 7. Juni 2016 gab die ESA die Ergebnisse der ersten zwei Monate des wissenschaftlichen Betriebs bekannt - die erzielte Messgenauigkeit übertraf die Anforderungen um das Fünffache, und ist bereits sehr nahe an den derzeit geplanten Anforderungen für eLISA/NGO. Mit weiteren Verbesserungen ist zu rechnen - so entweichen im Laufe der Zeit in der Messkammer eingeschlossene Luftmoleküle in den Weltraum, wodurch auch das Störsignal, das durch Kollisionen mit den Testmassen entsteht, kleiner wird.[9]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Manfred Lindinger: Europas neuer Forschungssatellit nach Panne perfekt gestartet. FAZ, 3. Dezember 2015, abgerufen am 3. Dezember 2015.
  2. Astrium liefert LISA Pathfinder
  3. LISA Pathfinder overview. ESA, 10. Januar 2013, abgerufen am 7. Mai 2013 (englisch).
  4. Statusbericht LISA und LISA Pathfinder, Januar 2008 (PDF; 748 kB), Seite 18
  5. FliegerRevue Juni 2009, S. 46–47, LISA Pathfinder – Auf der Spur der Gravitationswellen
  6. LISA Pathfinder arrives at its worksite. ESA, 22. Januar 2016, abgerufen am 12. Februar 2016 (englisch).
  7. Freefall achieved om Lisa Pathfinder. ESA, 24. Februar 2016, abgerufen am 24. Februar 2016 (englisch).
  8. A perfectly still laboratory in space. ESA, 8. März 2016, abgerufen am 10. März 2016 (englisch).
  9. Sub-Femto-g Free Fall for Space-Based Gravitational Wave Observatories: LISA Pathfinder Results. 7. Juni 2016, abgerufen am 1. Juli 2016 (englisch).