# taz.de -- Plan für Riesenteleskop in Chile: Ein Spiegel in den Weltraum

	# taz.de -- Plan für Riesenteleskop in Chile: Ein Spiegel in den Weltraum

	> In der Wüste im Norden Chiles entsteht ein neues Riesenteleskop, das die
	> Astronomie verändern soll. Über den schwierigen Bau einer Zeitmaschine.

	Bild: Das geplante neue Riesenteleskop im Norden Chiles

	Es sind die Farben eines Sonnenuntergangs, die Joseph Anderson, Astronom an
	der Europäischen Südsternwarte (ESO) in der Atacamawüste im Norden Chiles,
	besonders inspirieren. „Am Anfang sind sie intensiv blau und türkis.

	Und allmählich, wenn es lila wird, kommen wir der Beobachtung des
	Universums immer näher.“ Sobald die Nacht hereinbricht, wird der Himmel vom
	sternenbesetzten Bogen der Milchstraße dominiert. Ein atemberaubender
	Anblick, insbesondere auf über zweieinhalbtausend Metern Höhe.

	Die [1][Atacamawüste] ist Standort für mehr als ein Dutzend verschiedener
	astronomischer Observatorien, und das aus gutem Grund. Sie ist weit
	entfernt von der Lichtverschmutzung der Zivilisation. Die Luft ist dünn und
	trocken, was den Effekt, den Astronom:innen „Luftunruhe“ nennen,
	vermindert. Diese stört, wenn man gestochen scharfe Bilder aufnehmen
	möchte. Daher die Wahl des Standorts: In der Atacama sind im Durchschnitt
	325 Nächte pro Jahr wolkenlos.

	Joseph Anderson steht auf einem Berg namens Cerro Paranal und zeigt auf das
	Very Large Telescope (VLT), das „sehr große Teleskop“. Das VLT besteht aus
	vier einzelnen Teleskopen, von denen jedes für sich allein bereits eines
	der größten der Welt ist – sowie aus vier weiteren, viel kleineren
	Teleskopen. Die astronomische Forschungsstation am VLT ist die produktivste
	der Welt, sie bringt täglich mehr als eine wissenschaftliche Arbeit hervor.

	Im Jahr 2004 machte das Teleskop die erste Aufnahme eines extrasolaren
	Planeten – also eines Planeten, der einen anderen Stern als die Sonne
	umkreist – und war das erste Teleskop, das einzelne Sterne aufspüren
	konnte, die um das riesige schwarze Loch im Zentrum der Milchstraße
	kreisen.

	Eine Autostunde vom VLT entfernt, auf dem Cerro Armazones, einem 3.046
	Meter hohen Berg, befindet sich das halbfertige Extremely Large Telescope
	(ELT), also das „extrem große Teleskop“. Wie so viele große Projekte liegt
	auch das ELT hinter dem Zeitplan zurück. Aber wenn es fertig ist – nach den
	derzeitigen Plänen im Jahr 2028, mit Kosten von 1,5 Milliarden Euro – wird
	es das mit Abstand größte optische Teleskop im uns bekannten Universum
	sein. „Ein großer Fortschritt in der beobachtenden Astronomie“, sagt Robert
	de Rosa, Astronom bei der ESO.

	## Die Spiegel werden immer größer

	Optische Teleskope verwenden eine Reihe von Spiegeln, um das Licht aus dem
	Weltraum einzufangen und es an die verschiedenen Instrumente
	weiterzuleiten. Ein größerer Spiegel kann mehr Licht einfangen und daher
	dunklere Dinge sehen und diese auch detaillierter auflösen als ein
	kleinerer Spiegel. Der Hauptspiegel des ELT wird einen Durchmesser von 39,3
	Metern haben. Das ist mehr als das Vierfache der großen VLT-Teleskope mit
	8,2 Metern und mehr als das Dreifache des derzeitigen Rekordhalters, des
	Gran Telescopio Canarias (GTC) auf den Kanarischen Inseln, mit 10,4 Metern
	Durchmesser.

	Da die Leistung eines Teleskops von der Fläche seines Spiegels abhängt,
	wird der Unterschied unterschätzt, wenn man nur den Durchmesser betrachtet.
	Das GTC hat eine Fläche von etwa 75 Quadratmetern. Das ELT wird mit 978
	Quadratmetern etwas kleiner sein als vier Tennisplätze.

	Diese Größe wäre für viele Bereiche der Astronomie ein Segen. Das ELT wird
	Aufschluss darüber geben können, welche Rolle Schwarze Löcher bei der
	Gestaltung der großräumigen Struktur des Universums spielen, wie [2][dunkle
	Materie] und dunkle Energie die Expansionsrate des Universums beeinflussen
	und sogar darüber, ob die vermeintlichen Konstanten der Physik über große
	intergalaktische Entfernungen hinweg wirklich konstant sind.

	Das Teleskop dürfte auch der Erforschung von Planeten außerhalb des
	Sonnensystems einen großen Schub geben. Heutzutage wird die Existenz der
	meisten Exoplaneten daraus abgeleitet, welche Auswirkungen sie auf das
	Licht ihrer Muttersterne haben. Bilder von ihnen – Astronom:innen
	sprechen von „direct imaging“, bei dem das Licht des Planeten direkt
	eingefangen wird – sind selten. Wissenschaftler:innen haben nur von
	etwa 1 Prozent der rund 5.500 bekannten Exoplaneten Bilder.

	## Teleskope sind Zeitmaschinen

	Der riesige Spiegel des ELT wird es den Astronomen ermöglichen, das
	schwache Licht eines Planeten von dem viel helleren Licht seines Sterns aus
	Dutzenden von Lichtjahren Entfernung zu trennen. Das Ergebnis dürfte ein
	wahrer „direct imaging“-Rausch sein. Diese direkte Beobachtung wird auch
	dazu beitragen, die chemische Zusammensetzung der Atmosphären von
	Exoplaneten zu ermitteln und damit festzustellen, ob es Anzeichen für ein
	mögliches außerirdisches Leben gibt.

	[3][Weil Teleskope auch Zeitmaschinen sind], kann das ELT den
	Wissenschaftler:innen einen besseren Einblick in die Ereignisse kurz
	nach der Entstehung des Universums geben. Lichtgeschwindigkeit ist endlich,
	deshalb sehen Astronom:innen weit entfernte Objekte nicht so, wie sie
	heute sind, sondern wie sie waren, als das Licht, das in ihren Instrumenten
	ankommt, zum ersten Mal aufbrach.

	So wollen die Astronom:innen mit dem ELT untersuchen, wie sich Sterne
	und Galaxien in der Frühzeit des Universums gebildet haben. Erste
	[4][Ergebnisse des James-Webb-Weltraumteleskops], das 2021 in Betrieb
	genommen wurde, haben bereits eine Reihe von Sternen und Galaxien
	aufgedeckt, die zu alt zu sein scheinen, um problemlos durch die gängigen
	Theorien zur Entstehung und Evolution von Galaxien erklärt zu werden. Das
	ELT könnte helfen, dieses Rätsel zu lösen.

	Vorausgesetzt, dass beim Aufbau alles funktioniert. Als der Autor das
	Projekt besuchte, wurde die 80 Meter hohe Stahlkuppel, die das Teleskop
	umschließen wird, noch errichtet. Das Anheben und Einsetzen jedes Bauteils
	dauert etwa 20 Minuten; weitere sechs Stunden werden benötigt, um jede der
	200 Schrauben festzuziehen. Die Arbeiten müssen vor Einbruch der Dunkelheit
	abgeschlossen sein, damit die Windböen kein Paneel lösen. Nach der Montage
	wird die gesamte 5.500 Tonnen schwere Kuppel drehbar sein, damit das
	Teleskop die Sterne auf ihrem Kurs über den Himmel verfolgen kann.

	Einer der wenigen Nachteile der astronomischen Forschung in Chile ist, dass
	das Land anfällig für Erdbeben ist. Das Teleskop, das wie alle Teleskope
	auf einem dünnen Ölfilm schwimmt, damit es sich reibungslos bewegen lässt,
	wird daher zusätzlich von Hunderten von Gummistoßdämpfern getragen, die das
	gesamte Gebäude seismisch von dem 3 Meter hohen Betonfundament isolieren.
	Dadurch wird die Kuppel sowohl vor Erdbeben geschützt als auch vor
	Erschütterungen in den benachbarten Büros und Laboren.

	Die beeindruckendsten Bauteile des Teleskops sind die Spiegel, von denen
	das ELT fünf haben wird. Astronomische Spiegel sind, trotz ihrer Größe,
	empfindlich und filigran. Selbst die vergleichsweise kleinen Spiegel der
	großen VLT-Teleskope sind so schwer, dass sie, wenn sie nicht richtig
	gestützt werden, unter ihrem eigenen Gewicht zerbrechen würden. Zur
	Reinigung müssen Ingenieure sie mit einem speziellen Gurt an 15 Haken
	anheben.

	Der Hauptspiegel des ELT ist so groß, dass er nicht in einem Stück
	hergestellt werden kann. Stattdessen wird Schott, ein deutsches
	Optikunternehmen, 798 Einzelteile herstellen, die wie ein einziger Spiegel
	wirken. Jeder dieser Spiegel ist eine leicht gekrümmte, 1,5 Meter breite,
	sechseckige Scheibe aus Hightech-Glaskeramik, die sich bei
	Temperaturunterschieden so gut wie nicht verzieht.Die Bauteile werden in
	Deutschland gegossen, in Frankreich poliert und dann mit in den
	Niederlanden hergestellten Halterungen zusammengefügt, [5][bevor sie nach
	Chile transportiert werden].

	Die ersten Spiegel sind bereits an der Baustelle eingetroffen. Jedes
	Spiegelstück wird nach Ankunft kontrolliert, um sicherzugehen, dass es die
	Reise unversehrt überstanden hat. Ricardo Parra, ein ELT-Ingenieur,
	vergleicht den Prozess mit dem Läuten einer Glocke. Das Glas wird in
	Schwingung gebracht und dann mit Beschleunigungssensoren an strategischen
	Stellen gemessen.

	Zum Schluss werden die Scheiben mit mehreren zusätzlichen chemischen
	Schichten überzogen, darunter eine 100-Nanometer-Silberschicht, die für die
	Reflektivität sorgt. Das Silber wird durch eine weitere Schicht aus hartem
	Siliziumnitridglas vor dem Oxidieren geschützt. Die ESO geht davon aus,
	dass jedes Spiegelstück alle zwei Jahre neu beschichtet werden muss.

	Das Zusammenspiel der 798 Einzelteile stellt eine weitere Herausforderung
	dar. Um ein brauchbares Bild zu erzeugen, muss jede einzelne Scheibe mit
	einer Genauigkeit von wenigen zehn Nanometern in Position gehalten werden.
	Jeder Spiegel wird von einem System aus Sensoren und Motoren unterstützt,
	die die Glasoberfläche minimal verformen können, um Verzerrungen zu
	korrigieren, die etwa durch kleine Temperaturschwankungen oder die
	Veränderung der Schwerkraft durch das Kippen und Neigen des Spiegels
	verursacht werden.

	Der Hauptspiegel ist nur die erste Station. Das auf ihn auftreffende Licht
	wird auf einen Sekundärspiegel und dann einen Tertiärspiegel umgelenkt, die
	verschiedene feine optische Fehler korrigieren sollen. Mit einem
	Durchmesser von etwa 4 Metern könnte jeder von ihnen allein schon ein
	beeindruckender Hauptspiegel eines Teleskops sein.

	Der vierte Spiegel hat die Aufgabe, die Tücken der Erdatmosphäre
	auszugleichen. Dass die Sterne vom Boden aus betrachtet zu funkeln
	scheinen, liegt daran, dass die Atmosphäre ständig in Bewegung ist.
	Frédéric Gonté, ein Ingenieur für Instrumentenbau bei der ESO, vergleicht
	den Effekt mit einem Blick ins Wasser. „Wenn Sie versuchen, auf den Boden
	eines Schwimmbeckens zu sehen, sehen Sie, dass er sich bewegt“, sagt er.
	„Die Atmosphäre macht das Gleiche mit uns.“

	Weltraumteleskope umgehen dieses Problem, indem sie oberhalb der Atmosphäre
	fliegen. Bodengestützte Teleskope können sich stattdessen auf eine
	Technologie namens Adaptive Optik verlassen. Dabei wird die Oberfläche
	eines Spiegels verformt, um die durch die Luft verursachten Verzerrungen
	auszugleichen.

	Die Technologie ist keine Besonderheit des ELT. Viele moderne Teleskope
	verfügen darüber, auch eines der großen VLT-Teleskope. Die anderen drei
	werden derzeit damit ausgestattet. Aber die schiere Größe des ELT macht es
	anfälliger für atmosphärische Verzerrungen.

	## Aufschluss über die Atmosphäre

	Mehr als 5.000 Aktoren hinter dem vierten Spiegel des ELT werden tausendmal
	pro Sekunde winzige, wellenartige Anpassungen an seiner Form vornehmen.
	Ohne diese Anpassungen wären die Bilder des ELT hoffnungslos unscharf.

	Um genau zu bestimmen, wie der Spiegel Millisekunde für Millisekunde
	verformt werden muss, ist es erforderlich, dass am Himmel etwas zu sehen
	ist, dessen Form bekannt ist. Der Vergleich zwischen dem, was das Teleskop
	tatsächlich sieht, und dem, was es sehen sollte, gibt Aufschluss über den
	Zustand der Atmosphäre in dem jeweiligen Moment und ermöglicht es dem
	System, die Verformung auszugleichen.

	Oft ist das entsprechende Objekt ein heller Stern in der Nähe des
	untersuchten Objekts. Steht jedoch kein geeigneter Stern zur Verfügung,
	können die Astronom:innen einen künstlichen Stern generieren.
	Künstliche Leitsterne werden erzeugt, indem helle orangefarbene
	Laserstrahlen nach oben geschossen werden, so dass sie in etwa 90
	Kilometern Höhe Sterne um das zu beobachtende Bild herum bilden. Da das
	System genau weiß, wie der Ersatzstern aussehen soll, kann es die
	erforderlichen Spiegelkorrekturen vornehmen.

	Man könnte meinen, dass alle anderen Teleskope überflüssig werden, sobald
	das ELT in Betrieb ist. Doch selbst das ELT kann nicht alles. Die
	Keck-Zwillingsteleskope auf Hawaii zum Beispiel, einst die größten der
	Welt, haben Spiegel mit einem vergleichsweise mickrigen Durchmesser von
	zehn Metern.

	Aber sie haben den Vorteil, auf einem wesentlich höheren Berg positioniert
	zu sein, mit besserer Sicht als in Chile. Und die Tatsache, dass es zwei
	davon gibt, bedeutet, dass doppelt so viele Astronom:innen damit
	arbeiten können.

	Das VLT und andere Teleskope mit mehreren Spiegeln können außerdem eine
	Technik namens Interferometrie nutzen. Das ist eine clevere Methode, um
	Signale so zu kombinieren, dass das Auflösungsvermögen nicht von der Größe
	der einzelnen Spiegel abhängt, sondern von der Entfernung zwischen ihnen.
	Beim VLT sind es mehr als 100 Meter. Das erhöhte Auflösungsvermögen geht
	jedoch mit einem engeren Sichtfeld einher. Das ELT konkurriert nicht mit
	Teleskopen wie dem VLT, sagt der Ingenieur Gonté. „Es ist eine Ergänzung.“

	Aber wenn es darum geht, die lichtschwächsten und am weitesten entfernten
	Objekte zu entdecken, ist die Größe des Spiegels Trumpf. In dieser Hinsicht
	scheint das ELT für die absehbare Zukunft das letzte Wort zu haben. Ein
	Konzept für das [6][„Overwhelmingly Large Telescope“], auf Deutsch
	„überwältigend großes Teleskop“, hätte einen 100-Meter-Spiegel vorgeseh…
	Dieses Projekt wurde jedoch in den 2000er Jahren aufgrund der Komplexität
	und der Kosten auf Eis gelegt.

	Das Giant Magellan Telescope, auf Deutsch „Riesen-Magellan-Teleskop“, wird
	derzeit einige hundert Kilometer südlich des ELT auf einem Grundstück der
	Carnegie Institution for Science, einer gemeinnützigen Organisation aus den
	USA, gebaut.

	Es soll in den 2030er Jahren das erste Mal Licht sehen. Sieben große
	Spiegel werden hier zu einem einzigen gigantischen Spiegel mit einem
	effektiven Durchmesser von 25,4 Metern kombiniert. Trotzdem wird es nur
	etwa ein Drittel der Spiegelfläche des ELT haben. Ein Team von
	Wissenschaftler:innen aus Amerika, Kanada, Indien und Japan versucht
	unterdessen, ein Mega-Teleskop auf [7][Hawaii] zu bauen. Das Thirty Meter
	Telescope (TMT) wäre, wie der Name schon sagt, ein Riese – wenn auch immer
	noch kleiner als das ELT. Es ist allerdings unklar, wann oder ob es
	überhaupt fertiggestellt wird.

	Der Bau wurde wegen Auseinandersetzungen um den Berg, auf dem es errichtet
	werden soll, gestoppt. Denn der Mauna Kea wird von einigen als heilig
	angesehen. Wer in den nächsten Jahrzehnten Zugang zum größten Teleskop
	haben will, das man für Geld kaufen kann, wird sich auf den Weg nach
	Nordchile machen müssen.

	© The Economist, Übersetzung aus dem Englischen von Enno Schöningh

	14 Jan 2024

	## LINKS

	[1] /Umstrittene-Mine-in-Chile/!5480028
	[2] /!5919919/
	[3] /Baldiger-Start-von-James-Webb-Teleskop/!5815467
	[4] /Webb-Teleskop-sendet-erste-Aufnahmen/!5865964
	[5] https://www.eso.org/public/germany/images/eso2319a/
	[6] https://supernova.eso.org/germany/exhibition/0913/
	[7] /Ausbruch-des-Vulkans-Mauna-Loa-auf-Hawaii/!5898844

	## AUTOREN

	The Economist

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