Dem Urknall auf der Spur 20.06.2015, 07:33 Uhr

Airbus hat Kernstück des Lisa Pathfinders fertiggestellt

Airbus Defence & Space hat in Friedrichshafen das sogenannte LTP Core Assembly fertiggestellt – ein Messgerät, das in der Sonde Lisa Pathfinder im Oktober Testmessungen im All durchführt. Die Ergebnisse kommen der Mission eLisa zugute, die 2034 Gravitationswellensignale aus der Zeit unmittelbar nach dem Urknall messen will. 

Ingenieure integrieren das LTP in die Raumsonde. Sie soll im Oktober 2015 ins All starten. 

Ingenieure integrieren das LTP in die Raumsonde. Sie soll im Oktober 2015 ins All starten. 

Foto: DLR

Ähnlich der kreisförmigen Wellen, die ein Stein auslöst, der ins Wasser plumpst, entstehen im Weltall Schwerkraftwellen, die gewaltige Himmelskörper auf Grund ihrer rasend schnellen Bewegung erzeugen. Diesem Phänomen, vom deutschen Physiker und Nobelpreisträger Albert Einstein vor 99 Jahren vorhergesagt, wird eLisa (evolved Laser Interferometer Space Antenna) nachspüren – ein Messgerät, das 2034 ins All geschossen werden soll. Einstein selbst zweifelte daran, dass die unvorstellbar schwachen Gravitationswellen jemals direkt nachweisbar wären.

Das Weltraumobservatorium besteht aus drei Raumsonden, die im All ein Dreieck mit einer Kantenlänge von zwei Millionen Kilometern bilden. Das Dreieck rotiert und umkreist gleichzeitig die Erde in einer Entfernung zwischen zehn und 25 Millionen Kilometer. Durchläuft eine Gravitationswelle das Dreieck, erkennen sie die Messgeräte an Bord, sofern die Frequenz zwischen 0,1 und 100 mHz beträgt.

Im Oktober startet die Versuchsplattform LTP in den Weltraum

Damit eLisa zuverlässig funktioniert, sind Tests und Messungen im schwerelosen Raum nötig. Das funktioniert mit LTP Core Assembly, einer Versuchsplattform, die Airbus Defence & Space jetzt in Friedrichshafen fertiggestellt und in die Sonde der Mission Lisa Pathfinder eingebaut hat. Zehn Jahre brauchten die Entwicklungsingenieure, um das komplexe Modul zu bauen. Im Oktober soll es in den Weltraum geschossen werden.

Kerneinheit des LTP: In den zwei separaten Vakuumtanks sollen während der Mission jeweils eine würfelförmige Testmasse von zwei Kilogramm nahezu frei von allen inneren und äußeren Störkräften schweben.

Kerneinheit des LTP: In den zwei separaten Vakuumtanks sollen während der Mission jeweils eine würfelförmige Testmasse von zwei Kilogramm nahezu frei von allen inneren und äußeren Störkräften schweben.

Quelle: DLR

In den zwei separaten Vakuumtanks des LTP sollen während des Betriebs der Mission jeweils eine würfelförmige Testmasse von zwei Kilogramm nahezu frei von allen inneren und äußeren Störkräften schweben und so eine kräftefreie 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 verhindert eine elektrostatische Aufladung.

Eine besondere Herausforderung ist dabei der sogenannte Caging-and-Venting-Mechanismus, der die Testmassen während der heftigen Vibrationen beim Start schützt, sie höchst 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 einer sehr hohen Genauigkeit von etwa einem hundertmillionstel Millimeter gemessen.

Supernovae und Weiße Zwerge im Visier

Die Testergebnisse beeinflussen entscheidend den Bau von eLisa, das den energiereichsten und heftigsten astrophysikalischen Ereignissen unseres Universums auf der Spur sein wird, erklärt das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das die Mission der Europäischen Weltraumbehörde ESA unterstützt.

Illustration der Mission eLisa: Drei Raumsonden bilden ein Dreieck mit einer Kantenlänge von zwei Millionen Kilometern. Darin sollen sich Gravitationswellen messen lassen. 

Illustration der Mission eLisa: Drei Raumsonden bilden ein Dreieck mit einer Kantenlänge von zwei Millionen Kilometern. Darin sollen sich Gravitationswellen messen lassen.

Quelle: DLR

Zu diesen Ereignissen zählen etwa Supernovae, das sind helle Lichtblitze von Sternen unmittelbar vor ihrem Ende. Oder enge Doppelsternsysteme, bestehend aus Weißen Zwergen, das sind Himmelskörper mit hoher Oberflächentemperatur, die ungeachtet dessen nur schwach strahlen. Das spezielle Interferometer wird auch Kollisionen von Neutronensternen und Pulsaren sowie Zusammenstöße von Schwarzen Löchern und ganzen Galaxien mit der milliardenfachen Masse der Sonne auskundschaften. Gravitationswellensignale aus der Zeit unmittelbar nach dem Urknall können den Astrowissenschaftlern mehr über die Entstehung unseres Universums verraten.

 

Von Wolfgang Kempkens

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