Weltraumlaserinterferometer LISA: ins Weltall lauschen

Vor 100 Jahren sagte Albert Einstein die Existenz von Gravitationswellen voraus. Im September 2015 gelang der erste direkte Nachweis mit den Advanced-LIGO-Detektoren in den USA – ein Meilenstein. Die Verzerrungen der Raumzeit erlauben seither ganz neue Einblicke ins Universum.

Das geplante Weltraumlaserinterferometer LISA (Laser Interferometer Space Antenna) ist der nächste, große Schritt zur Erforschung von Gravitationswellen. LISA soll sie nicht von der Erde, sondern vom Weltall aus messen.

Der Forschungsbeitrag des Fraunhofer EMI

Das Fraunhofer EMI hat jahrzehntelange Erfahrung in der Erforschung von Impaktereignissen im Weltall. Im Projekt MIRAD (für Micro-particle Impact Related Attitude Disturbances) steht dabei im Fokus, welchen Impuls ein Mikrometeoroid beim Impakt auf einen Satelliten im All ausübt. Damit die hochpräzisen und empfindlichen Messungen von LISA durchgeführt werden können, muss sichergestellt werden, dass der die Testmasse umgebende Satellit keinen Störeinfluss ausübt. Das bedeutet, den Einschlägen von Meteoroiden auf den Satelliten muss so gegengesteuert werden, dass der Satellit nicht mit der Testmasse kollidiert oder diese stört. Bisher hat man sich bei der Erforschung von Impaktereignissen sehr auf den mechanischen Schaden konzentriert. Der dabei übertragene Impuls ist nur unzureichend untersucht. Um die Störung solcher Einschläge auf die empfindliche Lageregelung der LISA-Satelliten zu bestimmen, sind die entgegen der Einschlagrichtung ausgeworfenen Fragmente von großer Bedeutung. Zur Charakterisierung dieser Fragmente soll eine am EMI entwickelte Messtechnik eingesetzt werden, mit der die Größe und Geschwindigkeit der Fragmente ermittelt werden kann. Mehr Information zur Messmethode finden Sie im EMI Jahresbericht 2017/2018 auf Seite 65.

Was sind Gravitationswellen?

Vergleichbar mit Objekten, die auf einer Wasserfläche Wellen produzieren, verzerren sehr große und schwere Objekte im Weltall, wenn sie sich schnell bewegen oder kollidieren, die Raumzeit und erzeugen dabei Gravitationswellen. Gravitationswellen haben eine sehr niedrige Frequenz und Wellenlängen, die größer sind als die Erde selbst. Sie effizient zu detektieren ist nur im Weltall möglich.

Wie sieht LISA aus?

LISA ist eine Konstellation von drei Raumsonden, die ein gleichseitiges Dreieck bilden. Der Abstand zwischen den Raumsonden wird jeweils 2,5 Millionen Kilometer betragen. LISA soll Gravitationswellen detektieren, indem sie mit ihrem hochpräzisen Lasermesssystem die minimalen Unterschiede des Abstands zwischen freien Massen im Innern der Satelliten misst.

Astrophysiker können diese Informationen nutzen, um mehr über die Quellen dieses unerforschten Bereichs des Wellenspektrums von Gravitationswellen zu lernen.

Internationales Wissenschaftskonsortium

Ein internationales Wissenschaftskonsortium arbeitet gemeinsam an diesem herausfordernden Projekt. Im Januar 2017 hat das LISA-Konsortium ein Proposal für das Laser Interferometer Space Antenna (LISA) eingereicht.

DOWNLOAD des LISA-Proposals.