LISA & LISA Pathfinder - Gravitationswellendetektion aus dem Weltall

Über das Projekt

Der Nachweis der von Einstein vorhergesagten Gravitationswellen gilt als eine der größten Meilensteine in der Geschichte der Physik. 2017 wurde die erste Messung im Rahmen des LIGO/VIRGO Projekts mit dem Nobelpreis in Physik ausgezeichnet.

LISA Mission ©ESA–C.Carreau

Um noch empfindlicher und vor allem störungsfreier messen zu können, beschäftigen sich Wissenschaftler der europäischen Weltraumorganisation ESA im Rahmen der Mission LISA (Laser Interferometer Space Antenna) mit der weltraumbasierten Messung von Gravitationswellen. Während im Projekt LIGO die Messungen erdgebunden stattfinden, wird LISA mittels Satelliten erstmals Messungen aus dem All durchführen. Dies bietet den Vorteil noch niedrigere Frequenzbereiche von Gravitationswellen zu detektieren und störende Einflüsse auf der Erde zu eliminieren.

Bereits 2016 testeten Astronomen die LISA-Mission mittels des Vorgängerprojekts LISA Pathfinder. Im Rahmen von LISA Pathfinder sendeten Wissenschaftler einen Testsatelliten mit einem kleineren Nachbau der zukünftigen Mess- und Steuersysteme in den Weltraum. Die Mission war erfolgreich – es konnten alle Schlüsseltechniken der LISA-Mission unter den vorhandenen Bedingungen im Weltraum erprobt werden.

LISA optical bench ©University of Glasgow and University of Birmingham

Unser Beitrag

Das Herzstück des Mess- und Steuerungssystems von LISA Pathfinder sowie auch der zukünftigen LISA-Mission bildet ein Interferometer, dessen Optiken aus dem Quarzglas Suprasil von Heraeus hergestellt werden. Suprasil ermöglichte Messergebnisse, die die Genauigkeitserwartung der Wissenschaftler weit übertraf. Ein weiterer Bestandteil des Interferometers wurde auch von Heraeus geliefert: Zwei Würfel aus einer Gold-Platin-Legierung dienten als Endspiegel des Systems. Die Entfernung zwischen den Würfeln, und somit zwischen den verschiedenen Raumfahrzeugen, wird durch eine hochgenaue Messtechnik und mit Hilfe von Laserstrahlen kontrolliert. Auf diese Weise ist es möglich, Raum-Zeitveränderungen im Minutenbereich und daraus resultierende Abstandsänderungen der Satelliten zueinander, hervorgerufen durch Gravitationswellen, zu entdecken. Diese Abstände dienen als Referenz und sind somit essenziell für die Messung der Gravitationswellen.

In den nächsten Jahren bereitet die ESA die LISA-Mission auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse vor - sie startet voraussichtlich 2034. Heraeus wird auch für dieses Projekt hochreines, extrem strahlenbeständiges Quarzglas für die optischen Komponenten liefern.

Weiterführende Links:

  • Offizielle Website des Projekts LISA
  • Video des Max Planck Institute for Gravitational Physics & Milde Marketing Science Communication über das Interferometer