Laser Interferometer Space Antenna

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