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Willkommen, neues Leben

Horizont-Erweiterung bedeutet für Astronomen, nach den Sternen zu greifen. Die Europäische Südsternwarte (ESO) schafft mit spektakulären Teleskopen die Voraussetzungen – und zeigt die Faszination hinter den Entdeckungen.

Horizont-Erweiterung bedeutet für Astronomen, nach den Sternen zu greifen. Die Europäische Südsternwarte (ESO) schafft mit spektakulären Teleskopen die Voraussetzungen – und zeigt die Faszination hinter den Entdeckungen.

Auf den ersten Blick sieht der Besucher Sterne. Viele Sterne. Auf den zweiten erkennen Experten darin die Andromeda-Galaxie, die Spiral-Galaxie und die Magellanschen Wolken. Und natürlich den Stern des Südens. Der Anblick ist spektakulär. Die Glaskuppel im Eingangsbereich der interaktiven Ausstellung der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Garching bei München in der sogenannten Supernova hat 14 Meter Durchmesser und wiegt fast 30 Tonnen. 262 Glasplatten sind so angeordnet, dass sie mehrere Sternbilder des südlichen Himmels darstellen. Die Kuppel zaubert Sternbilder hervor und simuliert die Milchstraße, wie man sie nur von Chile aus sieht. Der Raum wird als „The Void“ bezeichnet, was übersetzt Weltraum heißt, in der Astronomie aber eher für Leerräume zwischen größeren Strukturen steht. Viel Platz für neue Entdeckungen.

Seit wenigen Wochen hat die Ausstellung geöffnet. Auf 2.200 Quadratmetern Ausstellungsfläche werden 13 Themen interaktiv und multimedial präsentiert. Sie zeigen sehr emotional, welche Erkenntnisse die Wissenschaftler auch dank der 1962 gegründeten Organisation gesammelt haben. Sie machen aber auch deutlich, wo die Forschungsziele in der Zukunft liegen. Wie entstehen Galaxien? Warum pulsieren Sterne? Gibt es Leben außerhalb unseres Sonnensystems? 16 Nationen gehören heute der ESO an, die sich über Spenden und Steuergelder finanziert. Die neue Supernova mit Planetarium ist für die Organisation die einmalige Möglichkeit, die Faszination und Strahlkraft astronomischer Forschung auch für den Laien sichtbar zu machen. Denn Aufklärung und Öffentlichkeitsarbeit sind für die ESO fast so wichtig wie die Entdeckung von Schwarzen Löchern.

In der ESO Supernova ist auch ein ELT-Segment aus ZERODUR® Glaskeramik zu bestaunen.

„Die Sensoren könnten das Wachsen von Gras in Echtzeit registrieren.“

Dass der Nachthimmel Chiles gewählt wurde, hat einen Grund. Denn Voraussetzung aller Arbeiten der ESO, die praktisch als Dienstleister für die Wissenschaft fungiert, sind seit 1979 erdgebundene Teleskope in Südamerika. Rund 300 der 700 ESO-Mitarbeiter sind ständig in Chile im Einsatz. Die Besucher der Ausstellung haben jetzt die Möglichkeit, in die Rolle der Astronomen zu schlüpfen und den Himmel aus deren Perspektive zu erleben. Bereits seit 1998 ist in der Atacama- Wüste das Very Large Telescope (VLT) in Betrieb. Viele Fotografien und Visualisierungen im ESO-Gebäude wurden mit dem VLT aufgenommen. Für die vier Hauptspiegel mit jeweils einem Durchmesser von 8,20 Meter fertigte SCHOTT die größten jemals hergestellten monolithischen Glasteile. Die Einzelteleskope können zu einem gigantischen Interferometer zusammengeschaltet werden. „Astronomen haben eigentlich immer das fast Unmögliche zum Ziel“, erzählt Markus Kissler-Patig, Senior Astronomer, der als Wissenschaftler das bisher spektakulärste Projekt der ESO seit Jahren mitbegleitet: Planung und Bau des Extremely Large Telescope (ELT), das bisher größte Auge der Menschheit. Von 2024 an soll es in Sichtweite des VLT in Chile die astronomische Arbeit auf ein ganz neues Niveau heben.

Bis es so weit ist, wird bei der ESO noch mächtig geschwitzt. Der Bau des ELT ist ein Meisterwerk der Ingenieurskunst. „Alles, was wir machen, hat noch niemand zuvor gemacht“, sagt Projektmanager Roberto Tamai. Kissler-Patig ergänzt: „Wir bauen praktisch einen Prototyp, der sofort funktionieren muss. Und wir bauen praktisch immer an der Grenze des Machbaren.“ Rund 50 Ingenieure und Wissenschaftler der ESO beschäftigen sich mit dem ELT-Projekt. Einen Eindruck von der unfassbaren Herausforderung, ein Teleskop mit einem Durchmesser des Hauptspiegels von 39 Metern zu bauen, wird in der Integrationshalle deutlich. Dort testet die ESO anhand eines Prototyps, wie sieben Original- Segmente so aufgebaut, gewartet und gesteuert werden können, dass die Positionsgenauigkeit deutlich unter dem Bereich der Wellenlänge des Lichts liegt, also in einer Toleranz von wenigen Nanometern. Noch deutlicher wird die Herkulesaufgabe, wenn man die Leistungsfähigkeit der Sensoren unter jedem Segment betrachtet. Pro Sekunde erlauben sie später bis zu 1.000 Korrekturen der Spiegel. „Die sind so leistungsfähig, dass sie theoretisch das Wachsen von Gras in Echtzeit registrieren könnten“, sagt Kissler-Patig.

In der Integrationshalle der ESO wird der Aufbau der Spiegelsegmente für das ELT getestet.

Der Hauptspiegel wird aus 798 ZERODUR® Glaskeramik- Segmenten bestehen. Inklusive Wartungs- und Ersatzsegmenten fertigt SCHOTT dafür sogar 949 Spiegelscheiben. Diese werden von der französischen Firma REOSC poliert und zu Sechsecken geschnitten. An eine vergleichbare Serienproduktion von Astronomie-Spiegelträgern hat sich bisher noch keiner gewagt. Anfang 2019 läuft in Mainz die Produktion der Komponenten für den Hauptspiegel an. Das Gießen und Keramisieren dauert jeweils knapp vier Monate. In den Spitzenzeiten wird pro Tag ein Segment fertig. „Ohne einen Werksto mit diesen Eigenschaften wäre ein Projekt wie das ELT nicht möglich“, sagt Kissler-Patig. Jean-Louis Lizon begleitet den Prototyp-Aufbau: „Am ELT ist jeder Schritt Pionierarbeit.“ Er hält bei der ESO den Rekord für die meisten Besuche in Chile. Zwischen 1981 und 2018 war er 132 Mal in der Atacama- Wüste. Was das bedeutet, weiß Kissler-Patig. Wissenschaftliche Arbeit auf 3.046 Metern Höhe sei wie „Arbeiten auf dem Mond“. Knapp 200 Menschen sind auf dem Berg Cerro Paranal beim VLT beschäftigt. 365 Tage im Jahr, 24 Stunden am Tag ist das Teleskop in Betrieb. Der Ablauf ist festgelegt. Nachts ö nen sich die vier Kuppeln. Jeweils zwei Mitarbeiter betreuen die Beobachtungen.

„Wir wollen kein Quantum Licht verlieren.“

Am nächsten Morgen wird im unterhalb des Gipfels gelegenen Kontrollzentrum ausgewertet. Fast in Echtzeit sind die Daten auch in Garching verfügbar. Während die einen auswerten, bereiten Spezialisten die Teleskope auf die nächste Nachtschicht vor. Aus Sicherheitsgründen darf niemand länger als zwei Wochen am Stück hier oben arbeiten. Die Abgeschiedenheit ist eine Belastung. Fünf bis zehn Prozent Luftfeuchtigkeit ebenso. Es ist staubtrocken. Der Cerro Paranal ist ein extremer Arbeitsplatz. Trinken ist lebenswichtig. Jeden Tag quälen sich Tankwagen mit Trinkwasser aus dem 120 Kilometer entfernten Antofagasta nach oben. Erst im Zuge der ELT-Bauarbeiten wurde auch das VLT an das Stromnetz angeschlossen. Licht kommt nach Sonnenuntergang nach wie vor von ganz weit weg. Milliarden von Jahren sind die Lichtstrahlen entfernt, die vom VLT und frühestens 2024 auch vom ELT eingefangen werden sollen. Jedes Quantum zählt. „Wir wollen kein einziges verlieren“, sagt Kissler-Patig, der viele Nächte in Chiles Himmel geblickt hat. Er weiß: Das muss man gesehen haben. Auch wenn die Simulation in der Supernova dem Original schon sehr nahe kommt.

Roberto Tamai, ELT Program Manager Extremely Large Telescope

Challenge

Der Bau des ELT ist ein Meisterwerk der Ingenieurskunst. Etwas Vergleichbares wurde bisher noch nie gebaut. Können Sie die extremen Herausforderungen, die hinter den jahrelangen Planungen und der Umsetzung stecken, beschreiben?

Solution

„Wir erschaffen ein 5.000 Tonnen schweres Gerät. Die 798 Segmente des Hauptspiegels müssen aber auf zwei Nanometer genau angeordnet und bewegbar sein. Das ist so, als müsse man dafür sorgen, dass die Wellen des Atlantiks nicht höher als die Dicke einer Euro-Münze schlagen.“

18. September 2018

Kontakt

Thomas Westerhoff
Advanced Optics
SCHOTT AG

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