Erde 2.0


„Den Horizont erweitern“ bedeutet für Astronomen den Griff nach den Sternen. Die spektakulären Teleskope der ESO ermöglichen einen Blick in die unbekannten Tiefen des Weltalls.

„Den Horizont erweitern“ bedeutet für Astronomen den Griff nach den Sternen. Die spektakulären Teleskope der ESO ermöglichen einen Blick in die unbekannten Tiefen des Weltalls.
Tagesanbruch auf dem Cerro Armazones, dem designierten Standort des extrem großen Teleskops.
Tagesanbruch auf dem Cerro Armazones, dem designierten Standort des extrem großen Teleskops.

Als Erstes ...

... sieht der Besucher Sterne. Sehr viele Sterne. Auf den zweiten Blick erkennen Fachleute sofort den Andromedanebel, die Magellanschen Wolken und natürlich auch das Kreuz des Südens. Die Aussicht ist schlichtweg überwältigend. Die Glaskuppel im Eingangsbereich zur „Supernova“ im interaktiven Zentrum der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Garching bei München misst 14 Meter im Durchmesser und wiegt nahe-zu 30 Tonnen. Rund 262 Glasscheiben sind in akribischer Arbeit so angeordnet worden, dass sie gleich mehrere Sternbilder der südlichen Hemisphäre abbilden können. Wie von Zauberhand lässt die Kuppel Sternbilder erstehen und bildet die Milchstraße so nach, wie man sie nur von Chile aus sehen kann; der Bereich wird in Anlehnung an die astronomische Bezeichnung des leeren Raums zwischen zwei großen kosmischen Gebilden „Void“ („Hohlraum“) genannt. Auch lässt sich reichlich Neues entdecken.

Das „Supernova Planetarium und Besucherzentrum“ mit einer Ausstellungsfläche von knapp 2.200 m² wurde im Sommer 2018 eröffnet und deckt mithilfe von Multimedia-Installationen dreizehn faszinierende astronomische Themenfelder ab. In mitreißenden Vorführungen wird hier das Wissen vermittelt, das Wissenschaftler seit der Gründung der ESO im Jahr 1962 erworben haben. Hinzu kommt ein verblüffender Ausblick auf die zukünftigen Forschungsziele: Wie erlangen Galaxien ihre Form? Warum funkeln Sterne? Gibt es Leben außerhalb unseres Sonnensystems?
Die aus Steuermitteln und Spenden finanzierte ESO zählt sechzehn Mitgliedsländer. Das neue Supernova Planetarium und Besucherzentrum schlägt die Brücke von den neuesten astro-nomischen Erkenntnissen zu deren Folgen für unseren Lebensalltag. Es bietet die einzigartige Chance, die Faszination und den Reiz der astronomischen Forschung und der damit einher-gehenden technischen Innovationen auf verständliche Weise zu vermitteln. Schließlich sind für die ESO der Kontakt zur Öffentlichkeit und die Gewinnung von Fürsprechern beinahe ebenso wichtig wie beispielsweise die Entdeckung neuer schwarzer Löcher.
Mit der Inbetriebnahme im Jahr 2025 wird das ELT, dessen Primärspiegel einen Durchmesser von 39 Metern aufweist, als größtes Auge der Welt seinen Blick auf den Himmel richten.
Mit der Inbetriebnahme im Jahr 2025 wird das ELT, dessen Primärspiegel einen Durchmesser von 39 Metern aufweist, als größtes Auge der Welt seinen Blick auf den Himmel richten.
Dass die Entscheidung zugunsten der Errichtung des ELT in Chile nicht willkürlich fiel, liegt auf der Hand. Seit dem Jahr 1979 beschäftigt sich die ESO im Wesentlichen mit Planung, Bau und Betrieb von leistungsfähigen erdgebundenen Beobachtungseinrichtungen für die Astronomie in Südamerika. Rund 300 der 700 Beschäftigten der ESO arbeiten dauerhaft in Chile. In Garching haben die Gäste des neuen Zentrums die Möglichkeit, in die Haut der in Chile tätigen Astronomen zu schlüpfen und den Himmel aus deren Blickwinkel zu erleben. Seit dem Jahr 1998 betreibt die ESO in der Atacama-Wüste das Very Large Telescope (VLT). Mehrere Fotos und astronomische Visualisierungen in den Räum-lichkeiten der ESO sind mit dem VLT aufgenommen worden.

Für die vier Primärspiegel mit einem Durchmesser von jeweils 8,20 Metern hat SCHOTT die größten monolithischen Glaskomponenten hergestellt, die bislang gebaut worden sind. Die vier Teleskope können sowohl zur Einzel-beobachtung eingesetzt als auch zur Bildung eines gi-gantischen Interferometers zusammengeschaltet werden. „Astronomen setzen sich fast immer das Unmögliche zum Ziel“, so Markus Kissler-Patig. Er ist als leitender Astronom am spektaku-lärsten ESO-Projekt der letzten Jahre beteiligt: der Planung und Errichtung des Extremely Large Telescope (ELT, dt. extrem großes Teleskop). Das ELT lässt sich als „das größte Auge“ be-schreiben, mit dem die Menschheit einen Blick in den Himmel werfen kann. Vom Jahr 2025 an und in Sichtweite des VLT in Chile wird das ELT darauf ausgerichtet sein, die Astronomie als wissen-schaftliche Disziplin auf die nächste Entdeckungsebene zu heben. Bis dahin wird man bei der ESO alle Hände voll zu tun haben, denn der Bau des ELT stellt nichts weniger dar als ein Meisterstück der Ingenieurskunst. „Mit allem, was wir tun, betreten wir Neuland“, erläutert Programmleiter Roberto Tamai.
Besucherinnen und Besucher der ESO Supernova können ein ELT-Segment aus Glaskeramik der Marke ZERODUR® bewundern.
Besucherinnen und Besucher der ESO Supernova können ein ELT-Segment aus Glaskeramik der Marke ZERODUR® bewundern.
Kissler-Patig fügt hinzu: „Im Grunde bauen wir einen Prototypen, der sofort funktionsfähig sein muss. Dafür verschieben wir fortwährend die Grenzen des Machbaren.“ Das ELT-Projektteam besteht aus rund fünfzig Ingenieuren und Wissenschaftlern der ESO. Wer die Montagehalle der ESO in Garching betritt, dem offenbart sich, was für unglaubliche Herausforderungen das Team erwarten. Eine besteht in der Konstruktion des Primärspiegels des ELT mit einem Durchmesser von 39 Metern. Unter Einsatz eines Prototyps testet die ESO, wie sich sieben Spiegelsegmente so zueinander montieren lassen, dass die relative Positionsgenauigkeit deutlich kleiner ist als die Wellenlänge des zur Beobachtung benötigten Lichts; dafür darf die zulässige Toleranz höchstens wenige Nanometer betragen. Die Stellantriebe der Segmenteinstellung werden von mehreren tausend Sensoren überwacht. Die Herkulesaufgabe wird noch deutlicher, betrachtet man das Leistungsvermögen dieser an jedem Segment angebrachten Sensoren: Letzten Endes werden sie bis zu 1.000 Spiegelkorrekturen pro Sekunde ermöglichen. „Sie sind so leistungsfähig, dass man mit ihnen theoretisch das Wachstum von Gras in Echtzeit erfassen könnte“, erläutert Kissler-Patig. Der Primärspiegel setzt sich aus 798 Glaskeramiksegmenten der Marke ZERODUR® zusammen. Wartungs- und Ersatzteile eingerechnet, fertigt SCHOTT insgesamt 949 runde Scheiben. Als Nächstes werden die Scheiben von der auf Optik spezialisierten Firma Safran REOSC, einem Tochterunternehmen der französischen Safran-Gruppe, poliert und im letzten Arbeitsschritt sechseckig zugeschnitten. Ein vergleichbares Kunststück sucht man in der Geschichte der Massenproduktion von Substraten für astronomische Spiegel vergebens.
In der Montagehalle der ESO wird der Unterbau des ELT-Spiegelsegments getestet.
In der Montagehalle der ESO wird der Unterbau des ELT-Spiegelsegments getestet.
Im Jahr 2019 begann bei SCHOTT in Mainz die Herstellung der Segmentrohlinge für den Primärspiegel. Die Fertigstellung jedes einzelnen Rohlings nimmt fast vier Monate in Anspruch. In Spitzenzeiten wird künftig ein Segment pro Tag gefertigt. „Gäbe es keinen Werkstoff mit den Eigenschaften von ZERODUR®, wäre ein Projekt wie das ELT nicht möglich“, stellt Kissler-Patig fest. „Beim ELT stellt jeder Arbeitsschritt eine Pionierleistung dar“, räumt Jean-Louis Lizon ein, der am Bau des Prototyps mitwirkt und den ESO-Rekord für die meisten Besuche in Chile hält. Seit 1981 ist er 132 Mal in der Atacama-Wüste gewesen. Kissler-Patig macht ohne Zögern deutlich, was diese Nebensächlichkeit aussagt. Wissenschaftliches Arbeiten auf 3.046 Metern über dem Meeresspiegel sei wie „arbeiten auf dem Mond“. Derzeit arbeiten am VLT auf dem Berg Cerro Paranal knapp 200 Beschäftigte. Das Teleskop ist ganzjährig einem festen Ablauf folgend rund um die Uhr in Betrieb. Nachts öffnen sich die vier Kuppeln; die Beobachtungen des Teleskops werden von zwei Mitarbeitern überwacht. Am nächsten Morgen werden die gesammelten Daten im Leitstand unterhalb des Berggipfels ausgewertet und fast gleichzeitig an den Hauptsitz der ESO in Garching weiter-geleitet. Während der Datenanalyse bereiten Spezialisten das Teleskop auf die nächste Nacht-schicht vor. Aus Gründen der Sicherheit und des Gesundheitsschutzes darf niemand länger als zwei Wochen am Stück auf dem Berggipfel tätig sein. Der Cerro Paranal ist ein Arbeitsplatz der Extreme. Die Einsamkeit wirkt belastend, und die Luft ist staubtrocken. Bei einer Luftfeuchte von gerade einmal fünf bis zehn Prozent ist eine ausreichende Flüssigkeitszufuhr lebenswichtig. Deshalb starten in der gut 120 Kilometer entfernten Hafenstadt Antofagasta tagtäglich Tankwagen mit Trinkwasser zu der strapaziösen Kletterpartie den Berg hinauf.

Kaum ist die Sonne untergegangen, funkeln die Sterne. Ihr Licht ist mehrere Milliarden Jahre unterwegs gewesen, ehe es das VLT und spätestens im Jahr 2025 das ELT erreicht. Jedes Photon zählt. „Wir wollen auch noch das letzte Lichtquant einfangen“, so Kissler-Patig, der schon viele Nächte lang den Himmel über Chile beobachtet hat. So viel weiß er: Nichts geht über das eigene Erleben, auch wenn die Simulation in der Supernova dem schon sehr nahekommt.
ELT Meilensteine
schott-microsites-zerodur-astronomy-artikel-6720x4480-08102019_variant_640_1570530514537.jpg
Im Mai 2017 führte SCHOTT in Mainz den Guss des Rohlings für den Sekundärspiegel (M2) des Extremely Large Telescope (ELT) der ESO durch. Der M2 misst 4,20 Meter im Durchmesser und wiegt 3,5 Tonnen. Er ist damit der größte Sekundärspiegel, der bislang in ein Teleskop eingebaut wurde.
Die Errichtung der Fundamente für die Kuppel- und Teleskopkonstruktion des Extremely Large Telescopes (ELT) begann Anfang des Jahres 2018.
schott-microsites-zerodur-astronomy-artikel-5472x3648-08102019_variant_640_1570530632027.jpg

Wussten Sie schon, dass ...

Wussten Sie schon, dass ...
… der Spiegel des ELT eine größere Fläche aufweist als die Spiegel aller Großteleskope von über acht Metern Durchmesser zusammen? Dementsprechend kann er eine wesentlich größere Menge Licht einfangen.
Weitere Fakten
schott-microsites-zerodur-astronomy-artikel-elt-grafik-1920x1684-18122019.png
schott-microsites-zerodur-astronomy-artikel-elt-grafik-flaeche-1920x541-18122019.png
schott-microsites-zerodur-astronomy-artikel-grafik-height-de-1920x541-18122019.png
schott-microsites-zerodur-astronomie-artikel-elt-grafik-aufbau-1920x1435-18122019.png
Roberto Tamai, ELT-Programmleiter
Roberto Tamai, ELT-Programmleiter
Interview

„Niemand hat so etwas bisher versucht“

Welche Aufgaben haben Sie als ELT-Programmleiter?

Mein Hauptanliegen ist das Funktionieren des Teams. Ich achte darauf, dass es innerhalb des Teams keine Schwachpunkte gibt. Ich bringe Ressourcen ein. Ich helfe den Teammitgliedern bei der Verständigung untereinander und achte darauf, dass sie die richtigen Informationen für
den Projektfortgang weitergeben. Ich versuche, Probleme schon im Voraus zu erkennen. Vereinfacht gesagt: Ich plane – allerdings auf vielen verschiedenen Ebenen vom Technischen über das Finanzielle bis hin zu den Sachmitteln. Dabei werde ich von vielen anderen unterstützt; ich
bekomme viel Hilfe von meinen Kolleginnen und Kollegen im Team, denn ich baue das ELT ja nicht allein und bin auch nur ein Rädchen im großen Getriebe.


Das ELT macht rasante Fortschritte. Wie sieht es aktuell aus?

In den letzten Jahren haben wir aus den Planungs- und Vorbereitungsarbeiten Anforderungen an die Materialbeschaffung abgeleitet. Das ist uns bislang, glaube ich, sehr gut gelungen. Mittlerweile ist auch der Baubeginn erfolgt. Unsere Industriepartner kommen fleißig voran, wir verbauen Stahl und nutzen ZERODUR®, einen Werkstoff für die Spiegelrohlinge. Das ist ein enormer Schritt – wir sehen, dass sich alles fügt.

Welche größte Herausforderung birgt der Bau des ELT?

Niemand hat so etwas bisher versucht. Das ELT ist in seiner Art beispiellos. Es ist eine riesige Anlage mit sehr, sehr strengen Anforderungen an Positionierung und Tracking. Wir bringen einen 3.000 Tonnen schweren Stahlkoloss in eine vorbestimmte Position und müssen ihn mit extremer Präzision bewegen. Wir haben zwar in Simulationen und Computeranalysen gezeigt, dass wir so etwas bewerkstelligen können, aber von der Simulation zur Realität ist es ein großer Schritt. Dieser Sprung stellt eine der größten Herausforderungen dar.

Was finden Sie an Ihrer Projektmitarbeit am spannendsten? Worauf freuen Sie sich?

Wir bauen etwas, mit dem wir das Wissen der Menschheit über den Kosmos erweitern werden. Das ist einfach fantastisch, ein einzigartiges Erlebnis.

Wussten Sie schon, dass ... 

Wussten Sie schon, dass ... 
... im Jahr 2008 Szenen für den James-Bond-Film „Ein Quantum Trost“ mit Hauptdarsteller Daniel Craig in der unterirdisch gelegenen Hotelanlage „Paranal Residencia“ gedreht wurden? Das preisgekrönte Gebäude mit Zimmern für Gäste der ESO befindet sich auf dem Berg Cerro Paranal.
schott-microsites-zerodur-astronomie-artikel-elt-grafik-standort-1920x2053-18122019.png

Kontakt