Ein Projekt der Superlative: Das weltgrößte Auge ensteht in Chile

Grundsteinlegung des Extremely Large Telescope (ELT) in der Atacama-Wüste

Darstellung des Extremely Large Telescope, das bei Antofagasta in Chile gebaut werden soll.
Darstellung des Extremely Large Telescope, das bei Antofagasta in Chile gebaut wird. Eine ruhige Atmosphäre, ein hoher Anteil an klaren Nächten sowie trockene und kalte Luft machen Nordchile zu einem guten Standort für Observatorien. Um dennoch atmosphärische Verzerrungen auszugleichen, wird das ELT über eine adaptive Optik verfügen: Der Hauptspiegel des Teleskops sammelt das Licht. Von dort gelangt es auf einen verformbaren Spiegel, der mit Hilfe eines Computers die störenden Turbulenzen ausgleicht. Das Bild wird 16-mal schärfer als Aufnahmen vom Weltraumteleskop Hubble.

 

Aufgrund starker Winde musste die Grundsteinlegung des ELTs Ende Mai in die Residenz des Paranal-Observatoriums verlegt werden, das sich in 23 Kilometer Entfernung befindet. Doch auf dem 3.046 Meter hohen Berg Armazones ist für den Bau des Riesenteleskops bereits alles vorbereitet.
 
Von Arne Dettmann

Eine asphaltierte Straße führt zum Gipfel, der mit Planierraupen und Walzen eingeebnet wurde. Der Standort wurde zudem an das nationale chilenische Stromnetz angeschlossen. Das Gelände stiftete die chilenische Regierung, die außerdem eine große Konzession für die umgebenden Gebiete vergab, um den ungestörten Betrieb des Teleskops zu gewährleisten.

Mit einem Hauptspiegeldurchmesser von 39 Metern wird das Extremely Large Telescope (ELT) das größte optisch-nahinfrarote Teleskop der Welt sein. Zum Vergleich: Das Very Large Telescope (VLT) auf dem Cerro Paranal der ESO besteht aus vier Einzelteleskopen, jedes besitzt einen Hauptspiegeldurchmesser von jeweils 8,2 Metern.

Das ELT wird aus 798 einzelnen sechseckigen Segmenten mit 1,40 Metern Durchmesser bestehen. Hersteller der Rohlinge ist die Firma Schott aus Mainz. Schott fertigt auch die riesigen Sekundär- und Tertiärspiegel des Teleskops an. Das französische Unternehmen Safran Reosc wird die einzelnen Spiegel dann polieren, montieren und testen. Gemeinsam haben die beiden Firmen bereits viele optische Komponenten gefertigt, darunter auch die Hauptspiegel des VLTs.

Die Arbeit an den Spiegeln – praktisch das Herzstück des Teleskops – gilt als die größte technische Herausforderung und stellt gleichzeitig den im finanziellen Umfang zweitgrößten Vertrag dar, den die ESO im Rahmen des Baus vergibt. Beim Auspolieren gilt es, jedes Spiegelsegment so präzise zu bearbeiten, dass Abweichungen von der idealen Spiegelform maximal 10 Nanometer betragen – wäre ein Spiegelsegment so groß wie Frankreich, entspräche dies der Höhe eines Marienkäfers.

Den Guss des Rohlings für den Sekundärspiegel hat die Firma Schott bereits abgeschlossen. Dieser muss nun über ein Jahr lang einen langsamen Prozess aus Abkühlung, maschineller Bearbeitung und Wärmebehandlung durchlaufen, dann ist er bereit für den Schliff in die korrekte Form und das anschließende Polieren.

Zeremonie der ELT-Grunsteinlegung: ESO-Generaldirektor Tim de Zeeuw, Chiles Staatspräsidentin Michelle Bachelet, ELT-Programmanager Roberto Tamai, und Andreas Kaufer, Direktor der Observatorien La Silla und Paranal. Foto: ESO
Zeremonie der ELT-Grunsteinlegung: ESO-Generaldirektor Tim de Zeeuw, Chiles Staatspräsidentin Michelle Bachelet, ELT-Programmanager Roberto Tamai, und Andreas Kaufer, Direktor der Observatorien La Silla und Paranal. Foto: ESO

Kurz bevor das Teleskop in Betrieb geht, wird eine reflektierende Schicht aus Aluminium oder Silber auf die hochgradig glatte Oberfläche aufgedampft. Dabei handelt es sich um die Glaskeramik Zerodur, ein hochentwickeltes Material, das auch bei großen Temperaturunterschieden nur eine sehr geringe thermische Ausdehnung hat, chemisch äußerst widerstandsfähig ist und mit höchster Genauigkeit poliert werden kann. 

Die Hauptspiegelsegmente des ELT werden auf einer gemeinsamen Stützstruktur installiert und mit Kantenfühlern ausgestattet – die präzisesten, die jemals in einem Teleskop eingesetzt wurden – die permanent die Lage der einzelnen ELT-Hauptspiegelsegmente relativ zu ihren Nachbarn vermessen und es den Segmenten dadurch möglich machen, als ein einziges, perfekt abbildendes System zu arbeiten.

Das ELT wird damit 13-mal mehr Licht einfangen als alle anderen derzeit größten Teleskope der Welt beziehungsweise mehrere zehn Millionen Mal mehr Licht wahrnehmen als das menschliche Auge. Auch wird es 15-mal schärfere Bilder erstellen können als das Hubble-Teleskop im Weltraum. Um es vor Wettereinflüssen zu schützen, kommt es in einen gewaltigen drehbaren Kuppelbau mit 85 Metern Durchmesser, vergleichbar mit der Fläche eines Fußballfeldes.

Die Kuppel wird insgesamt 5.000 Tonnen wiegen, während die Montierung des Teleskops eine bewegliche Masse von mehr als 3.000 Tonnen aufweisen wird. In beiden Fällen handelt es sich um die mit Abstand größten jemals für ein optisches Teleskop errichteten Strukturen, was das ELT wortwörtlich zum weltgrößten Auge auf den Himmel machen wird.

Volker Heinz
Volker Heinz

Volker Heinz, leitender Ingenieur für die technische Infrastruktur: «Die schiere Größe des Projekts stellt schon eine Herausforderung dar. Darüber hinaus die atmosphärischen Störungen auf die Spiegel zu reduzieren, ist komplex und schwierig.» – Und nicht ganz billig: Die Kosten belaufen sich schätzungsweise auf 1,1 Milliarden Euro. Ab 2024 soll das ELT das erste Licht einfangen.

Die Europäische Südsternwarte (englisch European Southern Observatory, kurz ESO) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch 16 Länder: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Großbritannien, Italien, die Niederlande, Österreich, Polen, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz und die Tschechische Republik. Die ESO verfügt über drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Chile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Der Hauptsitz der Organisation mit den wichtigsten wissenschaftlichen und technischen Abteilungen und der Verwaltung befindet sich in Garching in der Nähe von München.

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