Teleskopspiegelträger

Spannender Moment: Der Deckel der Gussform hebt sich. Darunter ist das zähflüssige Glas immer noch 1.000 Grad Celsius heiß.
Bernhard Gerl

Durch das Feuer zu den Sternen

Aus der speziellen Glaskeramik ZERODUR® entstehen präzise Spiegel
für Teleskope, die ihre optischen Eigenschaften auch bei Temperatur-
schwankungen beibehalten.


Am 2. Juni 2006 öffnen die Elemente der Hölle den Weg zum Himmel in der Gießhalle bei SCHOTT in Mainz. Aus weiß glühender Glasmasse wird ein Viermeter-Spiegelträger für ein Teleskop entstehen.

„Die Schmelze, die in die Gussform fließt, ist über 1.500 Grad Celsius heiß“, versichert Peter Hartmann, Leiter der Astro-Space-Abteilung des Unternehmens. Die Männer, die regelmäßig den Füllstand der Gussform prüfen, tragen silbrig glänzende Hitzeschutzanzüge. Der Umgang mit dem seit 30 Jahren bewährten Material ist längst erprobt. In zwölf bis fünfzehn Monaten wird aus dieser Schmelze die Glaskeramik ZERODUR® entstanden sein. Ein für viele Anwendungen idealer Werkstoff, denn er verändert seine Maße bei Temperaturänderungen so gut wie nicht.

Dr. Helmut Olyschläger, Leiter des Geschäftssegments Optical Materials, veranschaulicht das: „Die Stahlschienen einer zehn Kilometer langen Eisenbahnverbindung werden über zwei Meter länger, wenn die Temperatur um 20 Grad Celsius steigt. Ein ebenso langes Stück ZERODUR® dehnt sich nur um einen Zentimeter aus.“ Ein ZERODUR® Teleskopspiegel hat deshalb bei allen Temperaturen die gleichen Abbildungseigenschaften.

Hitzewelle mit über 1.000 Grad Celsius

Maßarbeit: Nicht nur die Fertigung, auch der Transport des gerade gegossenen Vier-Meter- Spiegelträgers verlangt höchste Präzision.
Es ist aber noch ein weiter Weg, bis die 18 Tonnen heißflüssige Schmelze zum Spiegelträger geworden sind. Einige Stunden vergehen allein, bis die Form gefüllt ist. Anschließend rollt die Form auf Schienen aus der Werkshalle. Ein Kran hebt sie dann auf einen Tieflader. Im Schritttempo rollt das Transportfahrzeug wenig später aus dem Werksgelände. Die Fahrt geht behutsam über eine gesperrte Hauptverkehrsstraße in einen anderen Teil des SCHOTT Werks. Eine Hydraulik gleicht Unebenheiten der Straße aus, damit das zähflüssige Glas nicht hin und her fließt. Der Tieflader erreicht die Halle, dort steht der so genannte Kühlofen, in dem der Rohling kontrolliert abkühlen soll. Hier beginnt der nächste „heiße Teil“ der Aktion: das Abheben des Deckels von der Gussform. Das Glas darunter ist immer noch über 1.000 Grad Celsius heiß. Alle empfindlichen Teile in der Halle sind durch Hitzeschutzfolien geschützt. Als ein Kran den Deckel wenige Zentimeter anhebt, taucht strahlendes Licht alles in Orange. Eine stechende Hitzewelle durchflutet den Raum.
Die Fahrt geht im Schritttempo über eine gesperrte Hauptverkehrsstraße.
Nach diesem Spektakel hat der Hightech-Werkstoff eine ruhigere Zukunft vor sich. Im Kühlofen darf er sich mehrere Monate Zeit nehmen, um auszukühlen. Weil er die Wärme sehr schlecht leitet, muten ihm die Techniker keine schnelle Abkühlung zu, sonst könnten durch Temperaturunterschiede zwischen innen und außen mechanische Spannungen entstehen und die mächtige Scheibe würde zerspringen. Als nächster Fertigungsschritt folgt ein erster Schliff, daran schließt sich die Keramisierung des Glases an. Dazu wird der künftige Spiegelträger in einem weiteren, monatelangen Prozess noch einmal langsam im Kühlofen auf fast 1.000 Grad Celsius erhitzt und wieder abgekühlt. Danach wird die Scheibe bei SCHOTT endbearbeitet sowie von einer Spezialfirma aufwändig feinstpoliert und verspiegelt.

Empfänger des Millionen Euro teuren Werkstücks wird voraussichtlich das National Optical Astronomy Observatory in Tucson im US-Bundesstaat Arizona sein. Läuft alles nach Plan, gilt es in den nächsten Jahren fünf Projekte mit insgesamt acht Viermeter-Spiegeln zu realisieren. Und wenn die Teleskopspiegel dann in kühlen Sternennächten schärfste Bilder aus dem Nachthimmel liefern, erinnert sich keiner mehr daran, dass sie buchstäblich aus dem Höllenfeuer entstanden sind.
Ihr Ansprechpartner
thorsten.doehring@schott.com