SCHOTT solutions Nr. 1/2009 > Astronomie

Imposanter Anblick: Die chinesische Sternwarte Xinglong befindet sich etwa zwei Autostunden nordöstlich von Beijing nahe der Stadt Nanshuangdong. Foto: LAMOST

Lichtblicke mit LAMOST


Das größte Schmidt-Teleskop
der Welt steht in China und
ermöglicht spektroskopische Himmelsdurchmusterungen neuen Stils – mit einem Hauptspiegel
aus Zerodur® Segmenten.


Dr. Jakob Staude

Am Xinglong-Observatorium nordöstlich von Beijing hat die Chinesische Akademie der Wissenschaften im Oktober 2008 ein hoch effizientes Instrument in Betrieb genommen: das Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopic Telescope, kurz LAMOST. Als Schmidt-Teleskop dient es nicht der visuellen Beobachtung, sondern der spektroskopischen Durchmusterung des Nachthimmels. Mit den aufgenommenen Lichtspektren sollen Fragen der beobachtenden Kosmologie, der galaktischen Struktur und der stellaren Astrophysik untersucht werden. Mit der Entwicklung dieses Geräts wurden neue Wege beschritten, die zu einer einzigartigen Kombination aus Lichtstärke, Feldgröße und optischer Qualität führten. Der Aufbau ist gänzlich ungewöhnlich: Die Korrekturoptik (= Korrektor), welche die sphärische Aberration (= Abbildungsfehler) des Hauptspiegels korrigiert, ist keine Linse wie bei herkömmlichen Schmidt-Teleskopen, sondern ein beweglicher Spiegel. Dieser wird der scheinbaren Bewegung des beobachteten Himmelsareals nachgeführt. Möglich sind dabei Belichtungszeiten von bis zu eineinhalb Stunden. Der Korrektor wirft das in einem gewaltigen Gesichtsfeld (fünf Grad) gesammelte Licht zu einem raumfesten Hauptspiegel mit einer effektiven Öffnung von vier Metern. Von dort gelangt das Licht auf eine 20 Meter entfernte Brennebene, wo es gebündelt, in 4.000 Glasfasern eingespeist und simultan in 16 Spektrografen geleitet wird. Diese messen Lichtwellenlängen im Bereich von 370 bis 900 Nanometer – etwas mehr als das Spektrum des sichtbaren Lichts – und bieten eine spektrale Auflösung von 0,25 bis einem Nanometer. Damit wird eine noch nie da gewesene Effizienz für spektroskopische Durchmusterungen erreicht.
Der Primärspiegel des Teleskops besteht aus 37 sechseckigen, 1,1 Meter großen Zerodur® Spiegelsegmenten. Foto: LAMOST
Der Korrektor besteht aus 24 sechseckigen, 1,1 Meter großen Spiegelsegmenten, deren Form während der Nachführung ständig verändert wird, um Abweichungen von der Sollform auszugleichen. Daran ist ebenso eine aktive Optik beteiligt wie bei der Fokussierung der 37 sechseckigen, sphärisch geformten Segmente des 6,7 mal 6,0 Meter großen Hauptspiegels auf die Brennebene. Auch die Positionen der Glasfasern in der Brennebene werden über eine aktive Optik geregelt. Dieses komplexe optische System ist das wesentliche Neue an LAMOST. Klassisch daran ist allein das Zerodur® Material der primären Spiegelsegmente: Die Glaskeramik mit einer thermischen Ausdehnung von nahezu Null wurde von SCHOTT vor mehr als 40 Jahren entwickelt und bereits in den 1970er Jahren für den Bau der Teleskope des Calar Alto Observatoriums eingesetzt. Seither wurde der Herstellprozess stetig verbessert. Die hervorragenden Materialeigenschaften von Zerodur® setzen weiterhin den Standard für Spiegelsubstrate in astronomischen Teleskopen.

Eines scheint sicher: LAMOST wird die Erfolgsgeschichte der großen Himmelsdurchmusterungen wie etwa des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) erweitern und vertiefen. Die mit LAMOST aufgenommenen, vielen Millionen optischer Spektren werden für die beobachtende Kosmologie, für die Erforschung der Entstehung und Entwicklung von Galaxien und der Struktur des Milchstraßensystems sowie für die stellare Astrophysik eine neue Grundlage schaffen. <|

Innerer Aufbau von LAMOST

(Grafik)