Das „LISA Technology Package“ (LTP) ist das wissenschaftliche Herz der Mission. Es vermisst und kontrolliert den nahezu perfekten freien Fall von zwei Testmassen in Vakuumkammern. Dies ist als Vorstufe für einen neuen Gravitationswellen-Detektor gedacht. Visualisierung: ESA/ ATG medialab
Auf der Suche nach Einsteins Schwerkraft-Wellen
Hannover/Kourou/L1, 1. Dezember 2015. Auf der Suche nach Albert Einsteins Gravitationswellen soll eine Vega-Rakete morgen das Raumschiff „LISA Pathfinder“ vom europäischen Weltraumbahnhof Kourou aus ins All befördern. Das hat das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik aus Hannover angekündigt, das an dem Projekt maßgeblich beteiligt ist. (Aktualisierung: Der Start wurde heute im Laufe der Tages verschoben, zur Debatte steht nun der 3.12.)
Die Pfadfinder-Sonde soll dort neuartige Instrumente erproben, die für das Nachfolge-Raumschiff „eLISA“ gedacht sind. Mit ihnen wollen Physiker endlich jene geheimnisvollen Gravitationswellen nachweisen und messen, die – analog zur Magnetkraft und den Atomkernkräften – die Schwerkraft im Universum vermitteln. Diese winzigen Verzerrungen der Raumzeit hatte Albert Einstein bereits 1916 vorhergesagt. Bisher gelang es jedoch nicht, sie zweifelsfrei nachzuweisen.
An der Spitze der Vega-Rakete ist LISA Pathfinder bereit für den Start am 2. Dezember 2015. Foto: ESA, Manuel Pedoussaut
Laserarme bisher ohne klaren Befund
In der Vergangenheit hatten Astrophysiker vor allem mit großen Laseranlagen wie GEO600, aLIGO und Virgo versucht, die Gravitationswellen nachzuweisen. Im Grundsatz basieren diese Detektoren auf der Idee, dass im All regelmäßig starke Gravitationswellen bei Supernovae oder der Genese beziehungsweise Bewegung Schwarzer Löcher entstehen. Treffen diese Wellen auf die Erde auf, müssten sie den Lauf von zwei langen Laserstrahl-Armen, die rechtwinklig zueinander angeordnet sind, verzerren.
Beim Verschmelzen von schwarzen Löchern werden starke Gravitationswellen abgestrahlt. Diese sollen mit aLigo eingefangen werden. Abb.: UMD/AEI/Milde Marketing/ESO/NASA
Würfel pendeln im Vakuum aus
Das LISA-Projekt versucht dagegen einen anderen Experimentier-Ansatz: Die Pfadfindersonde wird bis zum Januar 2016 zum Lagrange-Punkt L1 driften, der sich etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt im All befindet. An diesem Punkt heben sich die Schwerkraft (Gravitation) von Sonne und Erde gegenseitig auf. Diesen nahezu kräftefreien Punkt soll LISA Pathfinder langfristig durch den Einsatz besonders präziser Mikrotriebwerke halten. Das Herzstück der Sonde ist das „LISA Technology Package“ (LTP): zwei Vakuumkammern, in denen sich je ein Zweikilo-Würfel befindet. Ein Lasersystem misst die Position der beiden Testwürfel bis auf zehn Pikometern (Milliardstel Millimeter) genau aus. Die Mikrotriebwerke justieren die Sonde und die Würfel dann solange aus, bis alle Störkrafte erkannt sind. Haben die Würfel den Idealzustand zueinander erreicht, sollte jede danach noch messbare Änderung auf eintreffende Gravitationswellen zurückzuführen sein – so die Idee.
„Mit LISA Pathfinder werden wir zentrale Technologien für zukünftige Missionen wie eLISA demonstrieren und so der Messung von Gravitationswellen im Weltraum entscheidend näher kommen“, schätzte Prof. Karsten Danzmann ein, der Direktor am Albert-Einstein-Institut und Professor an der Leibniz Universität Hannover.
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