LISA/NGO - New Gravitational wave Observatory

Moin,



Bild: Projekt LISA - drei identische Satelliten, die in Dreiecksformation fliegen (NASA/JPL-Caltech)

Das *Laser Interferometer Space Antenna*, abgekürzt *LISA*, ist ein von der ESA und NASA gemeinsam geplanter interferometrischer Gravitationswellendetektor im All. Dieses Projekt soll 2019 gestartet werden. Zuvor sollen 2010 mit *LISA Pathfinder* einige für die dann folgende Haupt-Mission benötigten Technologien im Weltraum getestet werden.
*LISA* besteht aus einer Anordnung von drei identischen Satelliten, die in Form eines nahezu gleichseitigen Dreiecks hinter der Erde entlang der Erdbahn um die Sonne kreisen. Der Abstand zur Erde beträgt dabei etwa 50 Mio km. Die Satelliten bilden zusammen ein Laserinterferometer mit 5 Mio km Armlänge.
*LISA* soll Gravitationswellen von superschweren Schwarzen Löchern aufspüren.

Jerry

Moin,

 *LISA Pathfinder* (SMART-2) soll Ende 2009 starten und Messgeräte für die Mission *LISA* testen, die ESA und NASA gemeinsam im Jahr 2015 durchführen wollen.
Geplant ist, *LISA Pathfinder* nahe dem Librationspunkt L1 im Abstand von ca. 1,5 Mio km von der Erde zu positionieren.

Jerry

Hallo,

zu LISA Pathfinder: Einen Start werden wir nach derzeitigem Stand 2009 nicht mehr sehen. Statt dessen soll LISA PF Mitte bis Ende 2010 im Rahmen des VEga Research and Technology Accompaniment-Programmes (VERTA) als dritte Hauptnutzlast der VEGA starten (nach ADM-Aeoulus und SWARM). LISA PF wird ca. 1,9 t auf die Waage bringen.

Der Start von LISA selbst wird derzeit für Ende 2017 angepeilt. Damit das klappt, soll LISA nächstes Jahr an dem Auswahlprozess für eine Cosmic Vision L1-Mission der NASA teilnehmen.

Start mit VEGA? Kann die LISA Pathfinder denn bis zu L1 bringen?
Gibt es eine Quelle? Bei der ESA-Seite steht nur: Dedicated small launcher

Meine Quelle war hier auf Seite 8 (print 51):

http://www.esa.int/esapub/bulletin/bulletin135/bul135f_bianchi.pdf

VEGA kann immerhin maximal 2,5 t in einen LEO bringen. Ich glaube aber, dass LISA PF mit eigenem Antrieb den L1 erreichen wird.

Dabei wird es sich wahrscheinlich um ein Field Emission Electric Propulsion-System (FEEP) handeln (Slit Caesium Thruster). Nachzulesen ebenfalls im Bulletin und zwar hier: http://www.esa.int/esapub/bulletin/bulletin135/bul135_pip.pdf

Allerdings finde ich das ganze auch etwas seltsam. Warum sollte man mit so einem Miniantrieb versuchen einen Orbittransfer durchzuführen, anstatt gleich eine Soyuz zu benutzen?

Habe nochmal nachgelesen:

LISA PF wird mit einem eigenen Antriebsmodul gestartet, welches den Transfer in einen 800.000 km x 500.000 km um den L1 zwischen Erde und Sonne übernehmen wird. Das Antriebsmodul wird vor dem Beginn der Operationsphase abgesprengt.
Also eigentlich nur eine weitere Stufe...

Der FEEP wäre dazu wirklich nicht in der Lage (hat einen Schub im Mikronewton-Bereich, das würde Jahrzehnte dauern!), er dient nur der superpräzisen Lageregelung.

Quelle: http://www.esa.int/esaSC/120397_index_0_m.html

Zu FEEP gibt es ein paar neue Daten.

• Schubbereich: 0,1 - 150 muN mit einer Regelbarkeit in 0,1 muN Schritten und 190 ms Reaktionszeit
• Mit dem schwachen aber hochgenau regelbaren Schub möchte man primär den Strahlungsdruck des Sonnenlichts ausgleichen.
• LISA soll 3x4 FEEP-Triebwerke erhalten. Gleichzeitig soll ein weiterer unabhängiger Antrieb von Seiten der NASA kommen.
• Bei ESTEC wird momentan ein Entwicklungsmodell qualitfiziert und getestet.

Quelle: http://www.esa.int/esaCP/SEMMY3XX3RF_index_0.html

• LISA soll 3x4 FEEP-Triebwerke erhalten. Gleichzeitig soll ein weiterer unabhängiger Antrieb von Seiten der NASA kommen.
• Bei ESTEC wird momentan ein Entwicklungsmodell qualitfiziert und getestet.

Die FEEP sollen auch schon bei LISA Pathfinder zum Einsatz kommen, bzw. dort ihren Praxistest absolvieren. Zu LISA PF fehlt uns noch ein eigener Thread.

Darüber hinaus benötigt man die Triebwerke auch für andere Missionen, bei denen es auf extrem genaue Lageregelung ankommt, wie z.B. die französische MICROSCOPE-Mission, siehe dazu hier: https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=1131.0

LISA als NEO-Sucher?

LISA könnte auch die Anwesenheit von Asteroiden, hier v.a. NEOs (Near Earth Objects) spüren und so für bekannte NEOS bei der Massenbestimmung helfen, oder neue Asteroide entdecken, wenn diese die LISA-Formation passieren, um so mehr über deren Verteilung und Häufigkeit zu erfahren.

Quelle: http://www.astronomynow.com/090407Gravitywavemissiontohelpstudyasteroids.html

Diverse Tests am LISA Pathfinder wurden im ESTEC erfolgreich abgeschlossen:
http://www.astrium.eads.net/en/news/2009/lisa-pathfinder-passes-tests-with-flying-colours

Neuer ESA Artikel zu den FEEP Triebwerken von LISA Pathfinder:
http://www.esa.int/esaCP/SEM6HM0OWUF_Germany_0.html

Laut ESA-Bulletin vom November 2009 ist der Start von LISA Pathfinder für Mitte 2011 angesetzt. Vorgesehender Träger ist wahrscheinlich immer noch die VEGA. Jede Verschiebung beim Erststart der VEGA wird also auch LISA PF weiter verzögern.

Ohne LISA PF wird es auch kein Geld für den Start der Entwicklung für LISA (groß) geben.

Moin,

das amerikanische National Research Council (NRC) hat  *LISA* nachdrücklich als eine der zwei nächsten wichtigen Weltraum-Missionen der NASA empfohlen. Die Mission soll gemeinsam mit der ESA im Jahr 2016 begonnen werden. LISA wird Gravitationswellen messen und damit das Universum auf eine neue Art und Weise beobachten, wie es mit keiner anderen Technologie möglich ist. Die Empfehlung wurde am Freitag, den 13. August 2010, im Keck Center of the National Academies bekanntgegeben.

Die Expertenkommission geht davon aus, dass man mit der Beobachtung von Gravitationswellen im Weltraum Schlüsselfragen zur Astrophysik in der Frühzeit und der Physik des gesamten Universums beantworten können wird.

LISA wurde entwickelt, um die erdgebundenen Gravitationswellen-Observatorien (das Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory *LIGO* in den USA, das italienisch-französische *Virgo-Projekt* und das deutsch-britische *GEO600 Observatorium* in Ruthe bei Hannover) zu ergänzen, die schon heute aktiv nach Gravitationswellen suchen. Das Weltraumobservatorium wird ab 2016
Gravitationswellen der allerersten Sterne, der frühesten Schwarzen Löcher und einiger der ältesten heute noch existierenden Sterne belauschen.
 
Mit LISA kann man sogar die mysteriöse Dunkle Energie erforschen. Die Wissenschaftler wollen dann beobachten können, wie sich die Gravitationswellen von frühen Schwarzen Löchern ausdehnen und sich durch das expandierende
Universum auf uns zu bewegen.


Einer der 3 LISA-Satelliten
© AEI/Mildemarketing/Exozet

Jerry

Hallo,

nach dieser Meldung:
http://www.jpl.nasa.gov/news/news.cfm?release=2010-394
ist es jetzt gelungen die Messmethode am Boden so weit zu entwickeln, zu testen und zu verifizieren, dass man das Rauschen der Laser im Messsystem so weit unterdrücken kann, dass man die Variationen in der Laserinterferenz durch die minimale erwartete Relativbewegung der Testmassen erkennen kann.

LISA Pathfinder soll nun erst 2013 starten (laut aktuellem ESA Bulletin). Vor einem Jahr hatte man noch Mitte 2011 anvisiert.

Laut SpaceNews wird es noch später: 2014.

http://www.spacenews.com/civil/110203-lisa-pathfinder-2-year-delay.html

Obwohl der Satellit "fast fertig" ist, gibt es Probleme mit zwei Systemen:

• Field Emission Electric Propulsion FEEP, obwohl die Technologie einen hohen Reifegrad hat, kam es bei einem Test zu Problemen in der "Stabilität" des Schubs. Evtl. könnte/würde man auf ein amerikanisches System umsteigen: Colloid-Microthruster.
• Eine hydraulische Stelleinheit der Starthalterung für die Testmasse hat "versagt". Man prüft jetzt, ob man auf ein mechanisches System umschwenkt.

In der Summe könnten die Kosten um 30 Millionen Euro auf ca. 350 Millionen Euro steigen.

Hallo Zusammen,

nach dieser Nachricht gibt die NASA das Projekt LISA auf.
Ob das Programm von der ESA weitergeführt wird,
ist noch offen.

http://blogs.discovermagazine.com/cosmicvariance/2011/04/06/nasa-gives-up-on-lisa/

Gertrud

Hallo,

nach dieser Nachricht gibt die NASA das Projekt LISA auf.

nein, das ist so nicht richtig. Ich war letzte Woche am NASA Goddard Space Flight Center und habe mit den LISA-Kollegen dort gesprochen. Die Entscheidung der ESA, die naechste grosse Mission ohne grossen NASA Anteil zu planen, hat auf die Arbeit der NASA erst einmal direkt keinen Einfluss. Die NASA Teams zu LISA und IXO arbeiten also erst einmal weiter (hier geht es ja im Moment auch vor allem um Technologieentwicklung). Bezueglich LISA ist der naechste Meilenstein sowieso erst einmal die LISA-Pathfinder Mission, und da arbeiten NASA und ESA zusammen. Natuerlich koennte die Stimmung in den Teams besser sein, denn die von der ESA geforderte Umstrukturierung der grossen Missionsprojekte bedeutet eine Menge Extraarbeit. Nun muss man erst einmal abwarten, welche der 3 grossen Missionen, die bei der ESA noch in Frage kommen, im naechsten Jahr herausfliegt. Wenn LISA da nicht weiterkommt, sieht es fuer die naechsten zehn Jahre allerdings schlecht fuer LISA aus, denn auf NASAs Seite kann erst der naechste "Decadal Survey" die finanzielle Lage deutlich verbessern (obwohl LISA ja recht gut abgeschnitten hat, aber die desolate Situation um JWST gibt wenig Hoffnung, dass im NASA-Budget genug Geld fuer WFIRST und LISA sein wird). Und dann haengt noch alles vom Gelingen der LISA-Pathfinder Mission ab.

Gruss,
Volker

Hallo @Volker,

zu LISA habe ich noch ein PDF in deutscher Sprache von dem
Max-Plank-Institut für Gravitationsphysik in Hannover.

Dort wird ausgeführt, das die ESA die Projektteams von folgenden Missionen, LISA, IXO und JGO gebeten hat,
das Design und die wissenschaftlichen Ziele der Missionen zu überdenken.
Sie wollen ermitteln, ob die Missionen allein mit europäischen Mitteln durchgeführt werden können.

Es soll im Laufe des kommenden Jahres entschieden werden,
welche der drei Missionen sich verwirklichen lassen.

In dem PDF spricht Karsten Danzmann, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, von der Hoffnung,
das sich die NASA trotz ihrer finanzieller Einschnitte in geringerem Umfang an die umstrukturierten LISA-Mission beteiligen wird.
Er erwähnt auch die gute Unterstützung der amerikanischen Kollegen bei der LISA Mission.

Quelle:
Rückzug der NASA: Wissenschaftler arbeiten an neuen Wegen zu LISA

http://www.aei.mpg.de/hannover-de/77-files/pm/2011/LISA_NASA_aktuell_dt.pdf

http://www.aei.mpg.de/hannover-de/05-forschung/LISA/index.html

http://www.lisa.aei-hannover.de/

 Gertrud

Hallo,

genau, die ESA gibt 100 Millionen Euro mehr und hat uns angewiesen, die Missionen so umzustrukturieren, dass sie nun in den ESA Preisrahmen von 800 Millionen (Kosten fuer die ESA, Laenderbeteiligungen nicht eingerechnet) hineinpassen. Das ist natuerlich fuer LISA schwierig (eventuell kann hier eine staerkere Laenderbeteiligung helfen). Bei IXO (heisst jetzt Athena) werden wahrscheinlich einige Instrumente wegfallen.

Wenn ESA sich irgendwann fuer ein Projekt entscheidet, ist dieses Projekt dann wieder fuer Beteiligungen von ausserhalb der ESA in Diskussion, also z.B. JAXA oder NASA koennen dann da mitmachen. Das wird aber eher auf dem 10% als auf dem 50% Niveau passieren.

Gruss,
Volker

Das klingt ja nicht so gut. Aber irgendwann muss sich die desaströse Politik der Amerikaner über viele Jahre ja auswirken, Hauptsache das Rüstungsbudget steigt

Ich hoffe die Europäer machen unbeirrt weiter.

Zumal es doch einmal hieß, das die Lisatechnik auch für solche gekoppelten Großteleskope wie das Darwinprojekt Verwendung finden sollte, d.h. man stösst da ein Tor sehr weit auf, wenn man es hinbekäme. Toi, toi, toi.

Die ESA ist offensichtlich optimistisch, LISA Pathfinder noch im Jahr 2013 in den Orbit zu kriegen. Im ESA-Bulletin 146 wird der Starttermin mit "Ende 2013" angegeben.

Die ESA ist offensichtlich optimistisch, LISA Pathfinder noch im Jahr 2013 in den Orbit zu kriegen. Im ESA-Bulletin 146 wird der Starttermin mit "Ende 2013" angegeben.

Die offiziellen Verlautbarungen sind der Realitaet haeufig ein bisschen hinterher. Im Team glaubt kaum jemand an einen Start vor 2014.

Gruss,
Volker

LISA Pathfinder wird weiter teurer und ob es LISA im Anschluss geben wird, ist mehr als unsicher. Man plant jetzt mit 400 Millonen Euro:
http://spacenews.com/civil/110623-lisa-proceed-despite-cost.html

Probleme machen nach wie vor die Starthalterungen/-sicherungen für die Testmasse und das elektrische Antriebssystem, welches um eine Größenordnung empfindlicher/genauer sein soll als das von GOCE. Man hat jetzt, und auch bei folgenden Problemen, die Optionen auf dem Tisch: Preissteigerung akzeptieren, (technologische) Reduzierung der Missionsziele oder Streichung.

Ja, das ist sicherlich alles nicht optimal gelaufen. Man muss da aber dazusagen, dass auch die Industrie einen grossen Anteil daran hat, dass das alles teurer wird als gedacht. Das mit der Testmassen-Halterung/Freigabe hat ja wohl Alenia versemmelt. ESA hat sich da auch ganz schoen ueber den Tisch ziehen lassen.
Und die Konstruktion von micro-Newton Antrieben, die im Dauerbetrieb ein Jahr lang durchhalten, also staendig ein und ausgeschaltet werden, das ist eben auch nicht mal eben so gemacht.

Dennoch, wenn man irgendwann einmal Gravitationswellen aus kosmologischen Entfernungen detektieren moechte, dann kommt man um diese Entwicklungskosten nicht herum. Die Industrie hat jedenfalls ein grosses Interesse daran, denn die Technologien koennen dann auch anderweitig in der Raumfahrt angewendet werden. Zugegeben, wenn LISA nicht fliegen sollte, dann sind 400 Millionen eine Menge Geld.
 

Man hat jetzt, und auch bei folgenden Problemen, die Optionen auf dem Tisch: Preissteigerung akzeptieren, (technologische) Reduzierung der Missionsziele oder Streichung.

Das ist ja bei allen Missionen der Fall.

Gruss,
Volker