NASA prüft Einsteins Relativitätstheorie

Berechnung einer Abweichung von 42 Millibogen-Sekunden

Die NASA und die Universität Stanford in Kalifornien wollen die Vorhersage aus Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie in der Praxis überprüfen. Dazu wird getestet, inwieweit das Raum-Zeit-Gefüge durch die Gegenwart der Erde gekrümmt wird und ob die Erde bei ihrer Rotation Raum und Zeit gewissermaßen mit sich zieht. Am 20. April wurde der Forschungssatellit „Gravity-Probe-B“ von der Vandenberg Air Force Basis in Südkalifornien auf eine Erdumlaufbahn von 640 Kilometer Höhe gebracht. Dort soll er die nächsten 16 Monate die Erde umkreisen und die entscheidenden Messdaten sammeln.

Wichtiges Instrumentarium für das NASA-Projekt ist ein rund 53 Zentimeter langer Quarzglasblock, der mit einem Quarzglasteleskop verbunden ist und vier so genannte „Gyroskope“ enthält. Diese mit 10.000 Umdrehungen pro Minute rotierenden, tischtennisballgroßen Kugeln gelten als die rundesten Objekte der Welt. Sie bestehen aus dem hochreinen, mit supraleitendem Niob beschichteten Quarzglas Homosil. Das absolut blasenfreie und hochhomogene Ausgangsprodukt für das Quarzglas wurde vom Edelmetallkonzern Heraeus Quarzglas in Hanau geliefert.

Aufgrund seiner Homogenität, seiner thermischen und mechanischen Stabilität ist Quarzglas das einzige in Frage kommende Material, um bei den Bedingungen des „Gravity-Probe-B“-Experiments so präzise wie möglich messen zu können. Damit das Gyro-Teleskop-Instrument möglichst störungsfrei arbeiten kann, befindet es sich unter Vakuum in einer abgeschirmten Kammer, die von flüssigem Helium als Kühlmittel umgeben ist. Das Messinstrument arbeitet während der gesamten Mission knapp über dem absoluten Nullpunkt bei -271,4 Grad Celsius. So kann bei niedrigsten Temperaturen, niedrigstem Druck, in einem schwachen Magnetfeld und in der Schwerelosigkeit des Weltraums gemessen werden. Immerhin geht es um die präzise Berechnung einer theoretischen Abweichung des Gyroskop-Rotationswinkels von lediglich 42 Millibogen-Sekunden pro Jahr.