Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Äquivalenzprinzip im Weltraumtest

11.05.2009
Seit Galilei und Newton gilt die Annahme, dass träge und schwere Masse äquivalent sind. Dies wird jedoch von neuen physikalischen Theorien wie der String-Theorie in Frage gestellt.

Mit bisher unerreichter Genauigkeit wird das Äquivalenzprinzip nun im Weltraumprojekt "Microscope", einer deutsch-französischen Kooperation, auf den Prüfstand gestellt. Die PTB hat Fertigungs- und Messmethoden für die Herstellung der für die Beschleunigungsexperimente in einem erdnahen Orbit nötigen Testmassen entwickelt und erste Probekörper hergestellt.

Der Weltraum ist der ideale Ort, um die Äquivalenz von träger und schwerer Masse mit einer Genauigkeit, die unter irdischen Verhältnissen nicht möglich ist, zu überprüfen. Dazu wird die französische Weltraumagentur CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) ab dem Jahr 2012 einen Mikrosatelliten in eine erdnahe Umlaufbahn bringen und Beschleunigungsversuche an unterschiedlichen Testmassen durchführen.

Kernstück dieser Versuche sind Paare von konzentrisch ineinander steckenden Metallzylindern, die im Gleichgewicht zwischen der Anziehungskraft der Erde (die auf die schwere Masse der Zylinder wirkt) und der Zentrifugalkraft (die auf die träge Masse wirkt) im Satelliten schweben. Wird der Satellit jedoch gezielt beschleunigt, so wird das Kräftegleichgewicht aufgehoben.

Die Aussagekraft dieser Beschleunigungsexperimente hängt grundlegend von der Qualität der eingesetzten Testmassen ab. Nur wenn Masse, Form, Dichte und thermische Ausdehnung der Zylinder sehr genau bekannt sind, können die möglicherweise sehr kleinen Differenzen zwischen träger und schwerer Masse überhaupt beobachtet werden.

Dem Wissenschaftlichen Gerätebau der PTB ist es gelungen, den Herstellungsprozess für die Testmassen (aus einer Standard-Titan-Legierung sowie einer sehr speziellen Platin-Rhodium-Legierung) soweit zu optimieren, dass die Form- und Dimensionsabweichungen in allen drei Raumdimensionen der Metallzylinder im Bereich von 1 µm liegen. Diese Präzision stellte eine enorme technische Herausforderung dar, welche an die theoretischen Fertigungsgrenzen der einsetzbaren Fertigungsmaschinen ging. Umfangreiche Messtechnik musste dazu in die Bearbeitungsstation integriert werden.

Die bisher produzierten Prototypen wurden von den entsprechenden Fachlaboratorien der PTB überprüft, erfüllen die angestrebten Genauigkeiten und werden im Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) in Bremen, einem Kooperationspartner in dem Projekt, für Messungen im Fallturm eingesetzt, die dem Orbitalexperiment vorgelagert sind. Nach Auswertung dieser Messungen wird die PTB die eigentlichen Testmassen für die Satellitenexperimente fertigen. jes/ptb

Ansprechpartner:
D. Hagedorn, Fachbereich 5.5 Wissenschaftlicher Gerätebau, Tel.: (0531) 592-5540, E-Mail: daniel.hagedorn@ptb.de
Links
- Englischsprachige Informationen des CNES: http://www.cnes.fr/web/CNES-en/2847-microscope.php

- Englischsprachige Informationen des Center of Applied Space Technology and Microgravity (ZARM) an der Uni Bremen: http://www.zarm.uni-bremen.de/

Imke Frischmuth | idw
Weitere Informationen:
http://www.ptb.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin
23.01.2017 | Ferdinand-Braun-Institut Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik

nachricht Einblicke ins Atom
23.01.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie