Vanop de Europese lanceerbasis in Frans-Guyana is op donderdag 3 december 2015 met succes de LISA Pathfinder satelliet in de ruimte gebracht. De satelliet, die werd uitgerust met hardware waarmee men gravitatiegolven wil detecteren, werd in de ruimte gebracht door middel van een Europese Vega draagraket. LISA Pathfinder moet in de ruimte nieuwe spitstechnologie testen die op Aarde niet kan worden getest. Indien deze technologie slaagt, zal deze later gebruikt ook worden bij de ambitieuze eLISA-missie.
Nadat de raketmotor van de onderste trap van de Vega raket om 05u04 Belgische tijd tot ontbranding werd gebracht, werd de LISA Pathfinder satelliet 105 minuten later probleemloos uitgezet in een tijdelijke baan om de Aarde. Dit was de zesde lancering van een Europese Vega raket sinds deze in februari 2012 voor het eerst werd gelanceerd. Vandaag de dag is Europa, met zijn krachtige Ariane 5 draagraket, al marktleider in het lanceren van zware commerciële kunstmanen voor operatoren over de hele wereld. Doordat de dertig meter grote Vega raket ladingen van 300 kilogram tot 2,5 ton kan lanceren, vervolledigt deze raket nu ook de vloot van lanceerraketten die allemaal vanuit Frans-Guyana vertrekken (Ariane 5 en Sojoez). Europa heeft in de ontwikkeling van deze raket zeer veel geïnvesteerd maar gelooft dan ook rotsvast in het succes van deze raket aangezien satellieten en wetenschappelijke platformen steeds kleiner worden en er een grote vraag is naar kleine draagraketten. Het is de bedoeling dat LISA Pathfinder satelliet zich nu op eigen kracht tot nabij het Lagrangepunt L1 zal begeven waar het uiteindelijk rond L1 zal rondcirkelen. Het Lagrangepunt L1 is een virtuele positie in de ruimte die zich op een afstand van 1,5 miljoen kilometer van de Aarde bevindt in de richting van de Zon. Om tot bij dit punt te komen, zal de raketmotor aan boord van LISA Pathfinder een zestal keer moeten worden geactiveerd waardoor het hoogste punt van de baan van de satelliet, het apogeum, steeds hoger wordt. Verwacht wordt dat LISA Pathfinder ongeveer half januari 2016 het Lagrangepunt L1zal bereiken waarna alle systemen aan boord van het ruimtetuig uitvoerig zullen worden geanalyseerd en getest alvorens men kan starten aan het wetenschappelijke gedeelte van de missie.
Demonstratiemissie
LISA Pathfinder is een zogeheten 'Small Missions for Advanced Research in Technology' (SMART) missie en is een zeer belangrijke technologie-demonstratiemissie. Zo bevindt zich aan boord van de 1,9 ton zware satelliet speciaal ontwikkelde hardware waarmee men hoopt laagfrequente zwaartekrachtsgolven te kunnen detecteren. De studie van zwaartekrachtsgolven is voor wetenschappers van groot belang aangezien dit tot nieuwe belangrijke ontdekkingen zou kunnen leiden over objecten als compacte dubbelsterren en samensmeltende superzware zwarte gaten die verantwoordelijk zijn voor de grootste knallen na de oerknal. Albert Einstein voorspelde in 1916 in zijn Algemene Relativiteitstheorie al het bestaan van zwaartekrachtsgolven maar dacht dat dit minieme effect nooit zou kunnen gemeten worden. Einstein stelde zwaartekracht voor als een vervorming van de ruimtetijd, hoe zwaarder een object des te sterker de vervorming van de ruimtetijd eromheen. Zo zouden twee snel om elkaar heel draaiende, of botsende, superzware zwarte gaten rimpelingen in de ruimtetijd moeten veroorzaken. Het principe valt eenvoudig te vergelijken met de uitdeinende cirkelbewegingen op het wateroppervlak wanneer een steen in het water valt. Dankzij precisietechnologie aan boord van LISA Pathfinder hopen wetenschappers dit nu voor de eerste maal deze golven, die met een lichtsnelheid door het heelal reizen, echt te kunnen meten. Doordat de meeste objecten zwaartekrachtsgolven uitzenden die alleen in de ruimte kunnen worden gedetecteerd, selecteerde de Europese ruimtevaartorganisatie ESA eind 2013 de evolved Laser Interferometer Space Antenna (eLISA) missie die rond 2034 moet gelanceerd worden. Deze missie zal bestaan uit drie ruimtetuigen op onderlinge afstanden van vijf miljoen kilometer samen een een zwaartekrachtgolvendetector moeten vormen. Om de precisietechnologie van de toekomstige eLISA-missie nu eerst uitvoerig te kunnen testen, werd de LISA Pathfinder satelliet ontwikkelt. Veel van het lot van de eLISA-missie zal dus afhangen van het succes van de hardware aan boord van LISA Pathfinder.
De LISA Pathfinder satelliet wordt klaargemaakt voor zijn lancering - Foto: ESA
Goud-Platinablokjes in vrije val
Wat is nu precies die speciale hardware aan boord van LISA Pathfinder waarmee men de mysterieuze zwaartekrachtsgolven hoopt te kunnen detecteren? Het Lisa Technology Package (LTP) instrument bestaat uit twee, 46 mm grote, goud-platinablokjes die zich 38 centimeter van elkaar bevinden en vrij in de satelliet zweven. Door te bestuderen of de twee goud-platinablokjes in vrije val blijven, hoopt men uiteindelijk zwaartekrachtsgolven te kunnen detecteren. Zo gaan de onderzoekers met atomaire precisie de afstand tussen de twee blokjes meten om op die manier te achterhalen of ze al dan niet worden verstoort door zwaartekracht. Hierbij zal men ook gebruikmaken van een laserlicht dat als super nauwkeurige liniaal zal functioneren. Wetenschappers hopen nu dat de variatie in de afstand die LISA Pathfinder tussen de twee blokjes meet bijna nul is. Op die manier weet men dat de blokjes ongestoord rondzweven. Wanneer deze dan in de toekomst op enorme afstanden van elkaar worden gezet tijdens de eLISA-missie zal men enkel nog de variaties zien die worden veroorzaakt door de zwaartekrachtsgolven. Hieronder kan u een filmpje zien over de werking van het instrument aan boord van LISA Pathfinder.
