Aktive Optik

The VLT mirrors use the active optics technologyOptische Teleskope sammeln Licht aus dem Kosmos mit einem Primärspiegel. Größere Primärspiegel erlauben es Astronomen mehr Licht zu sammeln, weshalb die Entwicklung von Teleskopen häufig dem Mantra „je größer desto besser“ gefolgt ist. In der Vergangenheit mussten Spiegel mit einem Durchmesser von einigen Metern sehr dick sein, um zu verhindern, dass sie ihre Form bei der Ausrichtung an Himmel verlieren. Solche Spiegel wurden jedoch gleichzeitig sehr schwer, weshalb ein neuer Weg gefunden werden musste, um die optische Genauigkeit zu gewährleisten.

Eine von der ESO entwickelte Technologie mit dem Namen Aktive Optik erhält die Qualität der optischen Aufnahmen durch die Paarung eines flexiblen Spiegels mit sogenannten Aktuatoren, die während der Beobachtungen aktiv die Form des Spiegels anpassen.

Jedes der vier Hauptteleskope des Very Large Telescope (VLT) besitzt einen halb-flexiblen Primärspiegel mit einem Durchmesser von 8,2 Metern. Wenn die Teleskope für eine Beobachtung neu ausgerichtet werden, wird die Form und Position des gigantischen Spiegels angepasst. Die Aktive Optik korrigiert die so entstehenden Verzerrungen während der Beobachtungen durch kontinuierliche Kontrolle an einem Referenzstern. Ein computergestützter Bildanalysator detektiert kleinste Abweichungen von der optimalen Bildqualität. Anhand der Signale dieser Einheit wird die Form und Position des Teleskopspiegels in regelmäßigen Intervallen, typischerweise etwa einmal pro Minute, automatisch justiert. Auf diese Weise werden Bilder von Sternen so rund und scharf wie möglich gehalten. Dies korrigiert jedoch noch nicht die Turbulenzen der Atmosphäre, was durch ein separates und schnelleres System Adaptiver Optik erreicht wird.

Ein computergesteuertes System für Aktive Optik hat die ESO bereits in den 1980ern entwickelt. Das erste größere Teleskop, das von dieser Revolution in der Teleskop-Technologie profitiert hat, war das New Technology Telescope (NTT) der ESO am La Silla-Observatorium.  Als das NTT 1990 in Betrieb genommen wurde, haben die 75 justierbaren Halterungen unter dem 3,58-Meter-Primärspiegel zusammen mit der fortschrittlichen Bildanalyse und Softwaresteuerung das Teleskop zu einem der besten der Welt werden lassen. Die Technologie der Aktiven Optik wird mittlerweile bei allen modernen Großteleskopen angewandt, darunter auch das VLT der ESO.

Jedes der vier VLT-Hauptteleskope ist mit dem aktuell besten System Aktiver Optik ausgestattet. Die Systeme kontrollieren die 8,2-Meter-Zerodur-Hauptspiegel und den sekundären leichtgewichtigen 1,1-Meter-Beryllium-Spiegel am Kopf des Teleskops. Diese Technologie ermöglicht eine komplette Kontrolle der optischen Qualität, wodurch das VLT die außergewöhnlichen atmosphärischen Bedingungen am Paranal erst vollständig ausnutzen kann. Die besondere Qualität der astronomischen Beobachtungen, die mittlerweile routinemäßig am VLT durchgeführt werden, zeigt den Erfolg des Systems der Aktiven Optik.

Dank dieser Technologie wiegen die Primärspiegel der vier Einzelteleskope nur 22 Tonnen und sind bei einem Durchmesser von 8,2 Metern lediglich 17 cm dick – die Form eines gigantischen Pfannkuchens! Jeder der Spiegel wird von 150 computegesteuerten Halterungen gesteuert, die auf einer außerordentlich starren Einheit von etwa 11 Tonnen installiert sind. Das System Aktiver Optik des VLT gewährleistet, dass diese großen Spiegel stets ihre optimale Form aufweisen und immer erstklassige Bilder des Universums liefern.