Zwischen dem 11. und 13. Januar 2016 wurden mit dem Lasersystem, der Data Management Unit und verschiedenen Systemen der Inertialsensoren erfolgreich wichtige wissenschaftliche Nutzlasten von LISA Pathfinder erstmals eingeschaltet und ihre Funktionsfähigkeit bestätigt.

„Ich bin sehr froh und zufrieden, dass die ersten Tests so gut gelaufen sind. Dies sind die ersten Schritte auf dem Weg zu dem einzigartigen Weltraumlaboratorium, das wir mit LISA Pathfinder bald haben werden“, sagt Prof. Dr. Karsten Danzmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Hannover und Professor an der Leibniz Universität Hannover. Er ist Co-Principal Investigator des LISA Pathfinder Technology Package – das wissenschaftliche Herz des Satelliten. „Mit LISA Pathfinder werden wir entscheidende Technologien für die Gravitationswellenmessung im Weltraum demonstrieren und den Weg für LISA ebnen.“

Die Missionswissenschaftler schalteten das Lasersystem am 13. Januar ein und bestätigten dessen korrekte Funktion. Es betreibt das optische Messsystem von LISA Pathfinder, das den freien Fall der beiden Testmassen mit höchster Präzision vermessen wird und damit entscheidend für die wichtigste Messung von LISA Pathfinder ist. Das Laserlicht wird in ein Interferometer eingespeist, dessen Endspiegel die später frei fallenden Testmassen sind. So werden mittels Laserinterferometrie die Positionen und die Ausrichtung der beiden Testmassen relativ zum Satelliten und zueinander mit bisher unerreichter Genauigkeit von etwa zehn Pikometern (rund ein hundertmillionstel Millimeter) bestimmt. Dieses optische Präzisionsmesssystem wurde unter Federführung und mit maßgeblicher Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Hannover entwickelt und gebaut.

Die Data Management Unit (DMU) ist die zentrale Schnittstelle zur Kontrolle des Weltraumlaboratoriums LISA Pathfinder (LPF). Sie empfängt die an den Bordcomputer gesendeten Befehle zur Ausführung der Experimente und übersetzt sie für das LISA Pathfinder Technology Package (LTP). Das LTP wird die entscheidenden Experimente der Mission durchführen. Die DMU bereitet die Ergebnisse der Experimente für den Bordcomputer auf, der den Datentransfer zur Erde vorbereitet.

Außerdem wurden drei Systeme der Inertialsensoreinheiten (Inertial Sensor Front End Electronics, UV Lamp Unit und die Caging Control Unit) erstmals in Betrieb genommen und getestet. Die Inertialsensoren arbeiten kapazitiv und werden Positionen und Ausrichtungen der Testmassen mit geringerer Auflösung als das optische Messsystem erfassen und kontrollieren. Die UV-Lampen dienen dazu, freie elektrische Ladungen auf den Oberflächen der Inertialsensoren abzubauen.

Die nächsten Meilensteine

Der nächste entscheidende Schritt im Missionsverlauf ist nun die Abtrennung des Antriebsmoduls von LISA Pathfinder Ende Januar. Danach schwenkt die Sonde in eine Halobahn um den Lagrangepunkt L1 ein, die sie mit regelmäßigen Bahnkorrekturen bis zum Ende der Mission Ende 2016 beibehalten wird.

Mit besonderer Spannung wird Mitte Februar das Freilassen der beiden Testmassen erwartet, die beim Start durch einen aufwendigen Haltemechanismus gesichert wurden. Die Prozedur des gezielten Loslassens, des erneuten Einfangens und der Kontrolle durch elektrostatische Kräfte ist einer der wichtigsten Schritte in der gesamten Mission von LISA Pathfinder.

„Ich bin ganz besonders gespannt auf das Freilassen der beiden Testmassen. Das wird der entscheidende Schritt für die Mission und genau so aufregend wie der Raketenstart im Dezember“, sagt Dr. Jens Reiche, Projektleiter von LISA Pathfinder beim Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Hannover.

Danach werden die Industriepartner den Nachweis erbringen, dass alle Systeme wie geplant funktionieren und dass die kritischen Technologien für LISA erfolgreich produziert und unter Weltraumbedingungen getestet wurden. Anfang März soll der Satellit dann den wissenschaftlichen Messbetrieb aufnehmen.