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Ultrakalte Atome im Mini-Labor

Erstes Bose-Einstein-Kondensat im Weltall erzeugt

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Deutsches Know-How auch für ISS-Experiment der NASA gefragt

„Wir sind sehr am deutschen Know-How für unser Cold Atom Laboratory (CAL), einer Apparatur zur Erforschung ultrakalter Quantengase, interessiert“, sagt Mark Lee von der US-amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde NASA. „CAL soll bereits im Juni 2017 zur Internationalen Raumstation ISS starten.“ Bereits im Jahr 2007 war es Wissenschaftlern im Rahmen von QUANTUS (Quantengase unter Schwerelosigkeit) - des Vorläuferprojekts von MAIUS 1 - erstmalig gelungen, ein Bose-Einstein-Kondensat in Schwerelosigkeit zu erzeugen. Dazu wurde die QUANTUS-Anlage in eine Kapsel integriert, mit der im Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) in Bremen Fallturmexperimente durchgeführt wurden. Die weltweit beachtete Forschung mit QUANTUS leistete entscheidende Pionierarbeit für MAIUS und bleibt auch für die Vorbereitung weiterer Missionen eine wichtige Forschungsplattform.

Hatte Einstein Recht?

Mit dem erfolgreichen Start von MAIUS 1 wurde bewiesen, dass die Technologie unter Weltraumbedingungen störungsfrei funktioniert. Mit MAIUS 2 und 3 sollen in den Jahren 2018 und 2019 zwei weitere Missionen folgen. Auf MAIUS 2 werden neben ultrakalten Rubidium-Atomen erstmalig auch ultrakalte Kalium-Atome auf einer Forschungsrakete eingesetzt. Bei MAIUS 3 soll dann die Fallgeschwindigkeit von Bose-Einstein-Kondensaten aus beiden Atomarten via Interferometrie verglichen werden. Damit soll der Teil der Einsteinschen Relativitätstheorie überprüft werden, der besagt, dass im Vakuum alle Massen gleich schnell fallen - das so genannte Äquivalenzprinzip. Würde diese Annahme widerlegt werden, wäre die Relativitätstheorie nicht mehr uneingeschränkt gültig.

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Doch auch diese Experimente sind nur ein weiterer Schritt auf dem Weg hin zu einer Langzeitmission im Weltraum. Ziel ist es, die Technologie auch auf Satelliten oder der Internationalen Raumstation ISS einsetzen zu können. Denn dort könnten die Experimente wochen- oder sogar monatelang in Schwerelosigkeit durchgeführt werden, während dies im Fallturm nur für etwa neun Sekunden und beim Raketenflug für rund sechs Minuten möglich ist.

Deutscher Forschungsverbund realisiert die Mission

Das Projekt MAIUS 1 steht unter wissenschaftlicher Leitung der Leibniz Universität Hannover im Verbund mit der Humboldt-Universität und dem Ferdinand-Braun-Institut in Berlin, dem ZARM der Universität Bremen, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, der Universität Hamburg, der Universität Ulm und der Technischen Universität Darmstadt. Dem Forschungsverbund gehören außerdem das DLR Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen, die DLR-Einrichtung für Simulations- und Softwaretechnik in Braunschweig und die Mobile Raketenbasis des DLR (MORABA) an, welche auch die Startkampagne durchführt. Koordiniert und unterstützt wird das Projekt vom DLR Raumfahrtmanagement mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi).

* D. Gonzalez: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

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