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LISA Pathfinder: Gravitationswellensuche im Weltraum

Terahertz-KalorimetrieWie sich Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält

Hat Idee des Terahertz-Kalorimeters realisiert: Martina Havenith

Chemikerinnen und Chemiker der Ruhr-Universität Bochum haben eine neue Methode entwickelt, mit der sie Veränderungen in der Energie und Struktur von Wassermolekülen in der Umgebung gelöster Moleküle erfassen können. 

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Suche nach Gravitationswellen im WeltraumTestmassen von LISA Pathfinder schweben frei

LISA Pathfinder ist eine Testmission, die Schlüsseltechnologien für die Messung von Gravitationswellen im Weltraum – wie den perfekten freien Fall zweier Testmassen– erproben soll. Nun wurde ein Meilenstein auf dem Weg zum wissenschaftlichen Missionsbetrieb erreicht, der am 1. März 2016 beginnen soll.

Erstmals wurden die beiden Testmassen von LISA Pathfinder – zwei identische 46 mm große Würfel aus einer Gold-Platin-Legierung – von ihren Haltemechanismen freigegeben und schweben nun frei innerhalb des Satelliten. Ein unter Federführung und mit maßgeblicher Beteiligung von Forschern aus Hannover und der Leibniz Universität entwickeltes Lasersystem vermisst den Abstand zwischen den Massen mit höchster Präzision.

„LISA Pathfinder arbeitet weiterhin perfekt! Das Freilassen der Testmassen erforderte etwas Lernen, aber das Team hat schnell eine elegante Lösung gefunden. Mit dem erfolgreichen Betrieb eines Laserinterferometers im Weltraum zwischen zwei freischwebenden Testmassen liefert LISA Pathfinder eine echte Weltneuheit“, sagt Prof. Karsten Danzmann, Leiter des Instituts für Gravitationsphysik der Leibniz Universität Hannover und Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik. „Wir stehen nun kurz vor dem Beginn der wissenschaftlichen Mission, die Schlüsseltechnologien zur Beobachtung von Gravitationswellen im Weltraum demonstrieren wird.“

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Präzisionsmessungen mittels Laserinterferometrie
Zwischen den zwei Testmassen, die rund 38 cm voneinander entfernt sind, befindet sich ein Laserinterferometer, das die Positionen und die Ausrichtung der beiden Testmassen relativ zum Satelliten und zueinander mit bisher unerreichter Genauigkeit von etwa 10 pm (hundertmillionstel Millimeter) bestimmt. So soll der perfekte freie Fall vermessen werden. Dieses optische Präzisionsmesssystem wurde unter Federführung und mit maßgeblicher Beteiligung von Forschenden des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik und von der Leibniz Universität in Hannover entwickelt und gebaut.

Datenanalyse in Hannover
Nach einer Woche letzter Überprüfungen wird die wissenschaftliche Mission von LISA Pathfinder am 1. März 2016 beginnen. Diese wird Schlüsseltechnologien für den Nachweis von Gravitationswellen im Weltraum demonstrieren und validieren. So wird die Mission den Weg für zukünftige Gravitationswellen-Observatorien im All – wie eLISA – ebnen.

Forschende der Max-Planck-Gesellschaft und der Leibniz Universität in Hannover sind führend an der Entwicklung der Auswertungssoftware beteiligt, die eine zentrale Rolle beim Extrahieren der entscheidenden Information aus den Messdaten spielt. Dafür betreibt das Institut einen Kontrollraum in Hannover. Da eine unmittelbare Auswertung der Daten für die Konfiguration der Folgeuntersuchungen entscheidend ist, besetzen Forscher des Instituts außerdem rund um die Uhr Schichten im Darmstädter Kontrollzentrum (ESOC) der europäischen Weltraumagentur ESA.

LISA Pathfinder ist eine Mission der ESA. Daran beteiligt sind europäische Raumfahrtunternehmen unter der Systemverantwortung von Airbus DS, Forschungseinrichtungen aus Frankreich, Deutschland, Italien, den Niederlanden, Spanien, der Schweiz, und Großbritannien sowie die NASA.

LISA Pathfinder wird aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie über das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gefördert.

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