Laser Interferometer Space Antenna: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 16. Dezember 2020, 14:43 Uhr

Künstlerische Darstellung der drei LISA-Satelliten

Das Laser Interferometer Space Antenna (LISA) ist ein Konzept für einen interferometrischen Gravitationswellendetektor im All. Drei Satelliten sollen ein Dreieck mit 2,5 Millionen Kilometern Seitenlänge bilden, um mit Laserinterferometern nach Gravitationswellen zu suchen. Dieses Projekt der ESA wurde gemeinsam von ESA und NASA begonnen, jedoch stieg die NASA 2011 wegen Haushaltskürzungen aus dem Projekt aus. 2017 wählte die ESA einen überarbeiten LISA-Vorschlag für eine Designstudie aus; die Entscheidung über die Durchführung der Mission soll spätestens 2025 fallen.^[1]

eLISA/NGO

Ein internationales Wissenschaftler-Konsortium hatte auf der Basis von LISA das Projekt Evolved Laser Interferometer Space Antenna (eLISA) entwickelt, um nach dem NASA-Ausstieg die Kosten zu senken. Der ursprüngliche Plan für LISA sah 5 Millionen Kilometer lange Arme vor. Die Länge der Arme wurde auf 2,5 Millionen Kilometer reduziert, die Satelliten wären mit Sojus-Raketen ins All gebracht worden und eLISA/NGO wäre, um Treibstoff zu sparen, nicht abgebremst worden, sondern wäre von der Erde weggeflogen und hätte somit nur für maximal 6 Jahre arbeiten können.^[2]

Das eLISA/NGO-Projekt wurde im Januar 2012 als einer von drei Kandidaten für das Cosmic-Vision-Programm eingereicht.^[2] Im Mai 2012 entschied die ESA jedoch, dass nicht eLISA/NGO, sondern das JUICE-Projekt weiter verfolgt wird.^[3] Am 5. Mai 2013 stellte die ESA zwei weitere sogenannte „Large (L-class) missions“ in Aussicht. Die Bewertung zu eLISA/NGO fiel am 28. November 2013 positiv aus, ein Start wird aber nicht vor 2034 stattfinden.^[4]^[5] Unter der Bezeichnung New Gravitational wave Observatory (NGO)^[6] wurde das Projekt von der ESA als L3-Mission unter dem Thema „Das gravitative Universum“ in die weiteren Planungen aufgenommen.^[5]^[7]

Nachdem 2015 LIGO die lokale Messbarkeit von Gravitationswellen bewiesen hatte und 2016 die ESA-Mission LISA Pathfinder wichtige Techniken für die späteren Satelliten testen konnte, wurde das Projekt erweitert und wieder in LISA umbenannt. Es wurde im Juni 2017 als large-class mission in das Wissenschaftsprogramm der ESA aufgenommen. 2017 entschied ESA, weitgehend den ursprünglichen Plan für LISA umzusetzen – ohne NASA-Beteiligung.^[8] Eine erste Überprüfung des gesamten Konzepts wurde im Januar 2018 abgeschlossen und verlief sehr positiv, der Weg zur Entwicklung der Technologie ist damit frei. Der Start ist für 2034 anvisiert.^[9]

Ziel

Das Ziel des Projekts ist die Messung von Gravitationswellen, die den Detektor durchlaufen. LISA wird am empfindlichsten im Frequenzbereich zwischen 0,1 mHz und 1 Hz sein. Es unterscheidet sich darin von auf der Erde installierten Detektoren, die nur höhere Frequenzen untersuchen können.

LISA wird für Gravitationswellen von superschweren Schwarzen Löchern in einem großen Teil des beobachtbaren Universums empfindlich sein und somit wesentlich empfindlicher sein als irdische Detektoren wie LIGO. Eventuell werden auch diejenigen Wellen nachweisbar sein, die vom Urknall stammen. Auch sollen möglicherweise Veränderungen der Raumzeit bei HM Cancri gemessen werden können.

Technik

Die Planung für LISA besteht aus einer Anordnung von drei Raumsonden, die in Form eines nahezu gleichseitigen Dreiecks hinter der Erde entlang der Erdbahn um die Sonne kreisen. Der Abstand zur Erde beträgt dabei bis zu 70 Millionen Kilometer.^[10] Die Satelliten bilden zusammen ein Laserinterferometer mit Armlängen von 2,5 Millionen Kilometern.

Mit der Mission LISA Pathfinder (LPF) wurden Schlüsseltechnologien für LISA getestet. Der mehrfach verschobene LPF-Satellitenstart erfolgte am 3. Dezember 2015. Die Messgenauigkeit übertraf dabei die Anforderungen um das Fünffache. Das Herzstück von LISA Pathfinder wurde an der University of Glasgow abschließend getestet und ist jetzt in das LISA Technology Package integriert. Die Funktion einer weiteren Schlüsseltechnologie wird mittels GRACE-FO getestet.

Weblinks

Commons: Laser Interferometer Space Antenna – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Website des Projekts (englisch)
ESA-Website über LISA (englisch)
The ESA–L3 Gravitational Wave Mission, Gravitational Observatory Advisory Team Final Report vom 28. März 2016. PDF (englisch)

astronews.com: Die Geburt der LISA-Mission

Einzelnachweise

↑ Europe's search for gravitational waves. ESA, 20. Juni 2017, abgerufen am 27. April 2019.
↑ ^2,0 ^2,1 Physik Journal: Eine völlig andere Art der Astronomie (17. Februar 2012)
↑ NGO. ESA, abgerufen am 6. April 2013 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)): „In May 2012, NGO was not selected by the SPC to continue into the definition phase.“
↑ Call for white papers for the definition of the L2 and L3 missions. ESA, abgerufen am 15. Mai 2013 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).
↑ ^5,0 ^5,1 New vision to study the invisible universe. ESA, abgerufen am 1. Dezember 2013 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).
↑ Next steps for LISA, Artikel vom 7. Februar 2012 auf sci.esa.int
↑ Max-Planck-Institute wirken bei den nächsten Großmissionen der ESA mit. MPI, abgerufen am 1. Dezember 2013.
↑ Gravitational wave mission selected, planet-hunting mission moves forward. 20. Juni 2017, abgerufen am 20. Juni 2017.
↑ Benjamin Knispel: Nach erfolgreicher Überprüfung beginnt für die LISA-Mission die nächste Entwicklungsstufe. In: aei.mpg.de. 22. Januar 2018, abgerufen am 16. Dezember 2020.
↑ Mission Concept (Memento vom 5. Dezember 2013 im Internet Archive), elisascience.org

[1] Europe's search for gravitational waves. ESA, 20. Juni 2017, abgerufen am 27. April 2019.

[PJ2012-2] 2,0 ^2,1 Physik Journal: Eine völlig andere Art der Astronomie (17. Februar 2012)

[3] NGO. ESA, abgerufen am 6. April 2013 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)): „In May 2012, NGO was not selected by the SPC to continue into the definition phase.“

[whitepaper-4] Call for white papers for the definition of the L2 and L3 missions. ESA, abgerufen am 15. Mai 2013 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).

[ESA_NewVision-5] 5,0 ^5,1 New vision to study the invisible universe. ESA, abgerufen am 1. Dezember 2013 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 149: attempt to index field 'data' (a nil value)).

[6] Next steps for LISA, Artikel vom 7. Februar 2012 auf sci.esa.int

[MPI_ESA-7] Max-Planck-Institute wirken bei den nächsten Großmissionen der ESA mit. MPI, abgerufen am 1. Dezember 2013.

[LISAselected-8] Gravitational wave mission selected, planet-hunting mission moves forward. 20. Juni 2017, abgerufen am 20. Juni 2017.

[9] Benjamin Knispel: Nach erfolgreicher Überprüfung beginnt für die LISA-Mission die nächste Entwicklungsstufe. In: aei.mpg.de. 22. Januar 2018, abgerufen am 16. Dezember 2020.

[10] Mission Concept (Memento vom 5. Dezember 2013 im Internet Archive), elisascience.org

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 [[Datei:LISA.jpg|mini|Künstlerische Darstellung der drei LISA-Satelliten]]
-Das '''Laser Interferometer Space Antenna''' ('''LISA''') ist ein geplanter [[Interferometer|interferometrischer]] [[Gravitationswellendetektor]] im All. Drei Satelliten sollen ein Dreieck mit 2,5 Millionen Kilometern Seitenlänge bilden, um mit [[Laserinterferometer]]n nach [[Gravitationswelle]]n zu suchen. Dieses Projekt der ESA wurde gemeinsam von [[Europäische Weltraumorganisation|ESA]] und [[National Aeronautics and Space Administration|NASA]] begonnen, jedoch stieg die NASA 2011 wegen Haushaltskürzungen aus dem Projekt aus.
+Das '''Laser Interferometer Space Antenna''' ('''LISA''') ist ein Konzept für einen [[Interferometer|interferometrischen]] [[Gravitationswellendetektor]] im All. Drei Satelliten sollen ein Dreieck mit 2,5 Millionen Kilometern Seitenlänge bilden, um mit [[Laserinterferometer]]n nach [[Gravitationswelle]]n zu suchen. Dieses Projekt der ESA wurde gemeinsam von [[Europäische Weltraumorganisation|ESA]] und [[National Aeronautics and Space Administration|NASA]] begonnen, jedoch stieg die NASA 2011 wegen Haushaltskürzungen aus dem Projekt aus. 2017 wählte die ESA einen überarbeiten LISA-Vorschlag für eine Designstudie aus; die Entscheidung über die Durchführung der Mission soll spätestens 2025 fallen.<ref>{{Internetquelle| url=http://sci.esa.int/cosmic-vision/59243-gravitational-wave-mission-selected-planet-hunting-mission-moves-forward/| titel=Europe's search for gravitational waves| hrsg=ESA| datum=2017-06-20| abruf=2019-04-27}}</ref>
 == eLISA/NGO ==
-Ein internationales Wissenschaftler-Konsortium hatte auf der Basis von LISA das Projekt '''Evolved Laser Interferometer Space Antenna''' ('''eLISA''') entwickelt, um nach dem NASA-Ausstieg die Kosten zu senken. Der ursprüngliche Plan für LISA sah 5 Millionen Kilometer lange Arme vor. Die Länge der Arme wurde auf 1 Million Kilometer reduziert, die Satelliten wären mit [[Sojus (Rakete)|Sojus]]-Raketen ins All gebracht worden und eLISA/NGO wäre, um Treibstoff zu sparen, nicht abgebremst worden, sondern wäre von der Erde weggeflogen und hätte somit nur für maximal 6 Jahre arbeiten können.<ref name="PJ2012">[http://www.pro-physik.de/details/physiknews/1482761/Eine_voellig_andere_Art_der_Astronomie.html Physik Journal: Eine völlig andere Art der Astronomie] (17. Februar 2012)</ref>
+Ein internationales Wissenschaftler-Konsortium hatte auf der Basis von LISA das Projekt '''Evolved Laser Interferometer Space Antenna''' ('''eLISA''') entwickelt, um nach dem NASA-Ausstieg die Kosten zu senken. Der ursprüngliche Plan für LISA sah 5 Millionen Kilometer lange Arme vor. Die Länge der Arme wurde auf 2,5 Millionen Kilometer reduziert, die Satelliten wären mit [[Sojus (Rakete)|Sojus]]-Raketen ins All gebracht worden und eLISA/NGO wäre, um Treibstoff zu sparen, nicht abgebremst worden, sondern wäre von der Erde weggeflogen und hätte somit nur für maximal 6 Jahre arbeiten können.<ref name="PJ2012">[http://www.pro-physik.de/details/physiknews/1482761/Eine_voellig_andere_Art_der_Astronomie.html Physik Journal: Eine völlig andere Art der Astronomie] (17. Februar 2012)</ref>
-Das eLISA/NGO-Projekt wurde im Januar 2012 als einer von drei Kandidaten für das Cosmic-Vision-Programm eingereicht.<ref name="PJ2012" /> Im Mai 2012 entschied die ESA jedoch, dass nicht eLISA/NGO, sondern das [[JUICE]]-Projekt weiter verfolgt wird.<ref>{{internetquelle|url=http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=130|titel=NGO|hrsg=ESA|sprache=en|zitat=In May 2012, NGO was not selected by the SPC to continue into the definition phase.|zugriff=2013-04-06}}</ref> Am 5. Mai 2013 stellte die ESA zwei weitere sogenannte „Large (L-class) missions“ in Aussicht. Die Bewertung zu eLISA/NGO fiel am 28. November 2013 positiv aus, ein Start wird aber nicht vor 2034 stattfinden.<ref name="whitepaper">{{internetquelle|url=http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=51454|titel=Call for white papers for the definition of the L2 and L3 missions|hrsg=ESA|sprache=en|zugriff=2013-05-15}}</ref><ref name="ESA_NewVision" /> Unter der Bezeichnung '''New Gravitational wave Observatory''' ('''NGO''')<ref>[http://sci.esa.int/lisa/48728-mission-status/ Next steps for LISA], Artikel vom 7. Februar 2012 auf sci.esa.int</ref> wurde das Projekt von der ESA als L3-Mission unter dem Thema „Das gravitative Universum“ in die weiteren Planungen aufgenommen.<ref name="ESA_NewVision">{{internetquelle|hrsg=ESA|url=http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/ESA_s_new_vision_to_study_the_invisible_Universe|sprache=en|titel=New vision to study the invisible universe|zugriff=2013-12-01}}</ref><ref name="MPI_ESA">{{internetquelle|hrsg=MPI|url=http://www.mpg.de/7636219/Athena_und_eLisa|sprache=de|titel=Max-Planck-Institute wirken bei den nächsten Großmissionen der ESA mit|zugriff=2013-12-01}}</ref>
+Das eLISA/NGO-Projekt wurde im Januar 2012 als einer von drei Kandidaten für das Cosmic-Vision-Programm eingereicht.<ref name="PJ2012" /> Im Mai 2012 entschied die ESA jedoch, dass nicht eLISA/NGO, sondern das [[JUICE]]-Projekt weiter verfolgt wird.<ref>{{Internetquelle |url=http://sci.esa.int/science-e/www/area/index.cfm?fareaid=130 |titel=NGO |hrsg=ESA |sprache=en |zitat=In May 2012, NGO was not selected by the SPC to continue into the definition phase. |zugriff=2013-04-06}}</ref> Am 5. Mai 2013 stellte die ESA zwei weitere sogenannte „Large (L-class) missions“ in Aussicht. Die Bewertung zu eLISA/NGO fiel am 28. November 2013 positiv aus, ein Start wird aber nicht vor 2034 stattfinden.<ref name="whitepaper">{{Internetquelle |url=http://sci.esa.int/science-e/www/object/index.cfm?fobjectid=51454 |titel=Call for white papers for the definition of the L2 and L3 missions |hrsg=ESA |sprache=en |zugriff=2013-05-15}}</ref><ref name="ESA_NewVision" /> Unter der Bezeichnung '''New Gravitational wave Observatory''' ('''NGO''')<ref>[http://sci.esa.int/lisa/48728-mission-status/ Next steps for LISA], Artikel vom 7. Februar 2012 auf sci.esa.int</ref> wurde das Projekt von der ESA als L3-Mission unter dem Thema „Das gravitative Universum“ in die weiteren Planungen aufgenommen.<ref name="ESA_NewVision">{{Internetquelle |hrsg=ESA |url=http://www.esa.int/Our_Activities/Space_Science/ESA_s_new_vision_to_study_the_invisible_Universe |sprache=en |titel=New vision to study the invisible universe |zugriff=2013-12-01}}</ref><ref name="MPI_ESA">{{Internetquelle |hrsg=MPI |url=http://www.mpg.de/7636219/Athena_und_eLisa |sprache=de |titel=Max-Planck-Institute wirken bei den nächsten Großmissionen der ESA mit |zugriff=2013-12-01}}</ref>
-Nachdem [[LIGO]] die Existenz und Messbarkeit von Gravitationswellen bewiesen hatte und [[LISA Pathfinder]] wichtige Techniken für die späteren Satelliten testen konnte, wurde das Projekt wieder erweitert und trägt nun den Namen LISA. Es wurde im Juni 2017 als ''large-class mission'' offiziell in ESAs Wissenschaftsprogramm aufgenommen. 2017 entschied ESA, weitgehend den ursprünglichen Plan für LISA umzusetzen - ohne NASA-Beteiligung.<ref name="LISAselected">{{Internetquelle|url=http://sci.esa.int/cosmic-vision/59243-gravitational-wave-mission-selected-planet-hunting-mission-moves-forward/|titel=Gravitational wave mission selected, planet-hunting mission moves forward|datum=2017-06-20|zugriff=2017-06-20}}</ref> Der Start ist für 2034 anvisiert.
+Nachdem 2015 [[LIGO]] die lokale Messbarkeit von Gravitationswellen bewiesen hatte und 2016 die ESA-Mission [[LISA Pathfinder]] wichtige Techniken für die späteren Satelliten testen konnte, wurde das Projekt erweitert und wieder in LISA umbenannt. Es wurde im Juni 2017 als ''large-class mission'' in das Wissenschaftsprogramm der ESA aufgenommen. 2017 entschied ESA, weitgehend den ursprünglichen Plan für LISA umzusetzen – ohne NASA-Beteiligung.<ref name="LISAselected">{{Internetquelle |url=http://sci.esa.int/cosmic-vision/59243-gravitational-wave-mission-selected-planet-hunting-mission-moves-forward/ |titel=Gravitational wave mission selected, planet-hunting mission moves forward |datum=2017-06-20 |zugriff=2017-06-20}}</ref> Eine erste Überprüfung des gesamten Konzepts wurde im Januar 2018 abgeschlossen und verlief sehr positiv, der Weg zur Entwicklung der Technologie ist damit frei. Der Start ist für 2034{{Zukunft|2034}} anvisiert.<ref>{{Internetquelle |autor=Benjamin Knispel |url=https://www.aei.mpg.de/375284/lisa-mission-passes-review-successfully-and-begins-next-stage-of-development |titel=Nach erfolgreicher Überprüfung beginnt für die LISA-Mission die nächste Entwicklungsstufe |werk=aei.mpg.de |datum=2018-01-22 |abruf=2020-12-16}}</ref>
 == Ziel ==
 Das Ziel des Projekts ist die Messung von Gravitationswellen, die den Detektor durchlaufen. LISA wird am empfindlichsten im [[Frequenz]]bereich zwischen 0,1&nbsp;[[Hertz (Einheit)|mHz]] und 1&nbsp;Hz sein. Es unterscheidet sich darin von auf der Erde installierten Detektoren, die nur höhere Frequenzen untersuchen können.
-eLISA wird für Gravitationswellen von superschweren [[Schwarzes Loch|Schwarzen Löchern]] in einem großen Teil des beobachtbaren [[Universum (Astronomie)|Universums]] empfindlich sein und somit wesentlich empfindlicher sein als irdische Detektoren wie [[LIGO]]. Eventuell werden auch diejenigen Wellen nachweisbar sein, die vom [[Urknall]] stammen. Auch sollen möglicherweise Veränderungen der [[Raumzeit]] bei [[HM Cancri]] gemessen werden können.
+LISA wird für Gravitationswellen von superschweren [[Schwarzes Loch|Schwarzen Löchern]] in einem großen Teil des beobachtbaren [[Universum (Astronomie)|Universums]] empfindlich sein und somit wesentlich empfindlicher sein als irdische Detektoren wie [[LIGO]]. Eventuell werden auch diejenigen Wellen nachweisbar sein, die vom [[Urknall]] stammen. Auch sollen möglicherweise Veränderungen der [[Raumzeit]] bei [[HM Cancri]] gemessen werden können.
 == Technik ==
-Die Planung für LISA besteht aus einer Anordnung von drei [[Raumsonde]]n, die in Form eines nahezu gleichseitigen Dreiecks hinter der [[Erde]] entlang der Erdbahn um die [[Sonne]] kreisen. Der Abstand zur Erde beträgt dabei bis zu 70 Millionen Kilometer.<ref>[https://www.elisascience.org/articles/elisa-mission/mission-concept Mission Concept], elisascience.org</ref> Die Satelliten bilden zusammen ein [[Laserinterferometer]] mit Armlängen von 2,5 Millionen Kilometern.
+Die Planung für LISA besteht aus einer Anordnung von drei [[Raumsonde]]n, die in Form eines nahezu gleichseitigen Dreiecks hinter der [[Erde]] entlang der Erdbahn um die [[Sonne]] kreisen. Der Abstand zur Erde beträgt dabei bis zu 70 Millionen Kilometer.<ref>{{Webarchiv|text=Mission Concept |url=https://www.elisascience.org/articles/elisa-mission/mission-concept |wayback=20131205051420}}, elisascience.org</ref> Die Satelliten bilden zusammen ein [[Laserinterferometer]] mit Armlängen von 2,5 Millionen Kilometern.
 Mit der Mission [[LISA Pathfinder]] (LPF) wurden Schlüsseltechnologien für LISA getestet. Der mehrfach verschobene LPF-Satellitenstart erfolgte am 3.&nbsp;Dezember&nbsp;2015. Die Messgenauigkeit übertraf dabei die Anforderungen um das Fünffache. Das Herzstück von LISA Pathfinder wurde an der [[University of Glasgow]] abschließend getestet und ist jetzt in das LISA Technology Package integriert. Die Funktion einer weiteren Schlüsseltechnologie wird mittels [[Gravity Recovery And Climate Experiment#GRACE-FO|GRACE-FO]] getestet.
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 [[Kategorie:Gravitationswellendetektor]]
 [[Kategorie:ESA]]
+[[Kategorie:Internationales Forschungsprojekt]]
+[[Kategorie:Vorgeschlagene Raumfahrtmission]]