Ende 2015 startete LISA Pathfinder ins All, eine Mission der European Space Agency (ESA). Mit einem Gewicht von knapp zwei Tonnen zählt das Instrument zu den schwersten und größten Experimentalsatelliten aller Zeiten. Mit seiner Hilfe konnten Forscher in den letzten 16 Monaten neuartige Techniken zum Nachweis von Gravitationswellen auf die Probe stellen.

Vor zwei Tagen ging die Mission zu Ende. Das spannende und informative Video auf dem YouTube-Kanal Scienceface, auf dem das an der ESA-Mission beteiligte Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik seine Arbeit vorstellt, erzählt von den Schwierigkeiten der Unternehmung.

Eine besondere Herausforderung bestand darin, das extrem empfindliche Präzisionsexperiment in eine Umlaufbahn weit jenseits des Mondes zu bringen. Hierzu benötigt man nicht nur eine leistungsstarke Rakete. Die Messeinrichtungen müssen auch heftige Vibrationen beim Raketenstart, enorme Temperaturunterschiede im All und wochenlange Manöver überstehen. Die Interviews mit den leitenden Forschern vermitteln zudem einen guten Eindruck davon, dass der Missionserfolg von der Zusammenarbeit zahlreicher Experten aus unterschiedlichen Gebieten abhängt.

Das Nachfolgeprojekt LISA (Laser Interferometer Space Antenna) wird gleich drei Satelliten umfassen, die nach Gravitationswellen fahnden. Zu diesem Zweck sollen sie per Laser und mit äußerster Präzision über mindestens eine Million Kilometer hinweg ihren wechselseitigen Abstand messen. Läuft zwischen den Satelliten eine Gravitationswelle hindurch – eine winzige Kräuselung der Raumzeit, die von verschmelzenden Schwarzen Löchern oder anderen Ereignissen hervorgerufen wird, an denen große Massen beteiligt sind –, verändert sich deren Abstand minimal.

LISA Pathfinder war noch nicht empfindlich genug für den Nachweis von Gravitationswellen. Das Instrument bestimmt lediglich die Distanz zwischen zwei Körpern, die sich im Inneren des Satelliten befinden – die aber wird durch etwaige Gravitationswellen nur unmessbar beeinflusst. Die an sie gestellten Erwartungen hat die Mission aber erfüllt, sodass sie als wichtiger Erfolg der europäischen Raumfahrt gilt.

Für den erstmaligen Nachweis von Gravitationswellen ist es ohnehin zu spät. Noch während des Flugs von LISA Pathfinder haben Forscher irdischer Observatorien schon mehrfach solche Schwingungen der Raumzeit aufgespürt. Der Vorteil von Weltraumdetektoren liegt jedoch darin, dass sie auch Wellen mit tiefer Frequenz registrieren werden, wie etwa Nachschwingungen des Urknalls. Auf der Erde wäre das nicht möglich – hier überlagern seismische Schwingungen und andere Störungen die niederfrequenten Signale.