Der klare Nachthimmel bietet einen der schönsten Anblicke in der Natur.
Das Auge gewöhnt sich an die Dunkelheit und die Pupillen weiten sich,
um mehr Licht zu sammeln, wodurch auch blassere Sterne sichtbar werden.
Trotzdem ist die licht-sammelnde Fläche der menschlichen Auges winzig.
Um tiefer in den Nachthimmel schauen zu können, benötigen Astronomen Teleskope mit enorm großen Primärspiegeln.
Dies ist der ESOcast!
Modernste Wissenschaft und das Leben hinter den Kulissen der ESO,
der Europäischen Südsternwarte.
Entdecken Sie die ultimativen Grenzen mit unserem Gastgeber Dr. J, alias Dr. Joe Liske.
Warum wollen Astronomen immer und immer größere Teleksope?
Eigentlich ist das ziemlich einfach!
Es gibt nur zwei Gründe:
Der erste Grund ist, dass je größer der Primärspiegel des Teleskops ist,
desto mehr Licht kann pro Zeiteinheit gesammelt werden.
Und das bedeutet, dass immer lichtschwächere Objekte beobachtet werden können.
Der zweite Grund ist, dass die Auflösung des Teleskops,
also die Bildschärfe, die mit den Teleskopen erreicht werden kann,
von der Größe des Primärspiegel abhängt.
Je größer das Teleskop, desto schärfer die Bilder, die aufgenommen werden können.
Aber wo liegen die Grenzen? Wie groß kann ein Teleskop werden?
Was sind die Herausforderungen, denen die Bauer der Teleksope begegnen, wenn sie die Spiegel immer größer machen wollen?
Seit der Erfindung des Spiegelteleskops
wurden die Spiegel immer größer und größer.
Als das 3,6 Meter Teleskop der ESO auf La Silla 1977 seinen Dienst antrat
war es ein typisches Beispiel für ein klassisches Design für die größten Teleskope dieser Zeit.
Der Pirmärspiegel bestand aus einer einzigen Glasplatte mit einem Durchmesser von 3,6 Metern.
Um einen so großen Spiegel steif und solide zu machen, muss er relativ dick sein - was ihn sehr schwer werden lässt.
Der 3,6 Meter Spiegel ist etwa einen halben Meter dick und wiegt einige 11 Tonnen!
Damit dieser sehr schwere Spiegel sehr präzise ausgerichtet werden kann,
muss eine massive, aber gleichzeitig genau ausbalancierte Teleskopkonstruktion drum herum gebaut werden.
Teleskope mit noch größeren, dickeren und somit auch schwereren Spiegeln wurden gebaut.
Schließlich wurde es jedoch offensichtlich, dass die Grenzen des klassischen Designs erreicht waren.
Bedeutete das für Teleskopingenieure, dass sie aufgeben mussten und nicht mehr von noch größeren Teleskopen träumen konnten?
Natürlich nicht.
Um den Weg für noch größere aber leichtere Spiegel zu ebnen, bedurfte es allerdings innovativem Denken.
Das Ergebnis war das New Technology Telescope, kurz NTT, der ESO.
Das NTT war zu der Zeit als es gebaut wurde ein wirklich revolutionäres Teleskop,
da es ein System, das adaptive Optik genannt wird, enthält.
Vor der Erfindung der adaptiven Optik mussten Teleskopspiegel dick sein,
und deshalb schwer, um steif zu sein,
mit Teleskopspiegeln mit adaptiver Optik konnten sie jedoch flexibel sein
und deshalb relativ leicht und dünn.
Bei dem dünnen Spiegel des NTT ist es sehr viel wahrscheinlicher, dass er sich aufgrund der Schwerkraft verbiegt.
Bei der adaptiven Optik wird der Spiegel auf ein komplexes Hilfssystem mit computerkontrollierten Stellmotoren gesetzt, das die Form des Spiegels anpasst
und eine Verbiegung des Spiegels während Beobachtungen kompensiert.
Auf diese Weise wird stets die bestmögliche Bildqualität erhalten.
Das NTT war ein enormer Erfolg!
Obwohl der Hauptspiegel einen Durchmesser von 3,6 Meter aufweist, ist er nur 24 Zentimeter dick.
Das neue Spiegeldesign hat es ermöglicht, die 6-Meter-Barriere der klassischen Teleskope zu durchbrechen und noch größere Spiegel in der 8-Meter-Klasse anzustreben.
Teleskope wie das Very Large Telescope (VLT) der ESO.
Das VLT besteht aus 4 Einzelteleskopen mit Primärspiegeln mit einem Durchmesser von 8,2 Metern.
Jeder Spiegelrohling ist nur 17,5 cm dick und wiegt einige 23 Tonnen.
Natürlich spielt die adaptive Optik hierbei eine wichtige Rolle.
Die Form des Spiegels wird aktiv mithilfe von 150 axialen Stellmotoren kontrolliert.
Basierend auf der neusten verfügbaren Technologie liefert das VLT Bilder mit einer herausragenden optischen Qualität.
Ein solider 8-Meter-Spiegel aus einem Stück ist an der Grenze dessen, was verarbeitet, transportiert und gewartet werden kann.
Um in der Lage zu sein, Teleskope mit noch größeren licht-sammelnden Flächen zu entwickeln,
hat man keine andere Wahl, als den Primärspiegel in einzelne Stück aufzuteilen, die Segmente genannt werden.
Es war das Konzept eines segmentierten Primärspiegels, das Astronomen und Ingenieuren erlaubt hat wirklich riesige Teleskope zu erhalten.
Teleksope wie das zukünftige European Extremely Large Telescope,
das sich gerade in der frühen Konstruktionsphase befindet.
Das E-ELT wird einen gigantischen Hauptspiegel mit einem Durchmesser von 39 Metern besitzen.
Es wird aus 798 individuellen hexagonalen Segmenten bestehen
die jeweils 1,4 Meter breit aber nur 5 cm dick sein werden.
Jedes Segment und seine Position bezogen auf die Nachbarsegmente
werden vom Active Optics System computergesteuert,
wodurch die herausragende Gesamtform und Oberflächenpräzision des Hauptspiegels erhalten wird.
Insgesamt weist der Hauptspiegel eine beispiellose licht-sammelnde Fläche von 978 Quadratmetern auf,
wodruch etwa das 15-fache des Lichtes anderer existierender Teleskope gesammelt werden kann.
Mit seinem 39-Meter Primärspiegel
wird das European Extremely-Large Telescope das bei weitem größte optische und nah-infrarote Teleskop der Welt sein.
Und das nicht nur für die Zeit der Fertigstellung, sondern für die nächsten Jahrzehnte.
Wie dem auch sei, Ich bin sicher, dass das die Ingenieure nicht davon abhalten wird, weiter Wege für noch größere Teleskope zu ebnen.
Wer weiß welche Größenbarrieren in der fernen Zukunft überschritten werden?
Dr. J verabschiedet sich im Namen von Hubblecast.
Begleiten Sie mich beim nächsten Mal bei einem weiteren kosmischen Abenteuer.
Transkript: ESO; Übersetzung: deniggo