Das Megawelle Journal - Inselmagazin für Teneriffa, La Gomera, La Palma, Gran Canaria und El Hierro

DEM HIMMEL AM NÄCHSTEN - Ein Besuch im neuen Superteleskop auf La Palma

Januar 2008: Auf Teneriffa begann es
Schon 1856 erkannte der britische Astronom Piazzi Smyth die Vorteile der klaren Bedingungen des Teide zur Sternenobservation, die er bis auf 3.250 Höhenmeter erkundete. 1910 beobachtete der Franzose Jean Mascart den Vorbeiflug des Halleyschen Kometen auf den Cañadas – und war begeistert. 1959 verfolgten zahlreiche Astronomen eine Sonnenfinsternis von hier aus und beschlossen, unter der Leitung der Universität von La Laguna, auf dem Izaña das Teideobservatorium zu bauen. Im Jahre 1964 stand dann das erste Teleskop, und seither kamen weitere hinzu, gebaut und unterstützt von vielen europäischen Instituten. Heute arbeiten neun Teleskope auf dem Izaña.

Wechsel nach La Palma
Anfang der 80er Jahre fand man für nächtliche Beobachtungen auf La Palma bessere Bedingungen, da auf Teneriffa die „Lichtverschmutzung“, d.h. das Streulicht durch Beleuchtung und Verkehr, stark zugenommen hatte. So wurden einige Teleskope demontiert, modernisiert und auf dem „Roque de los Muchachos“, dem höchsten Punkt der Insel La Palma, wieder aufgebaut. Ein besonderes Gesetz sorgt auf der Insel dafür, dass mit dem Licht sparsam umgegangen wird und dass Straßenlampen nur nach unten strahlen. So entstanden bis heute zwölf Observatorien auf der grünen Nachbarinsel, während man sich auf Teneriffa schwerpunktmäßig der Sonnenforschung widmet. Seit 1985 werden beide Forschungsplätze unter der Leitung des „Instituto de Astrofísica de Canarias“ (IAC) verwaltet, das mit Forschern aus aller Welt zusammenarbeitet.

Ehrgeizige Pläne
1987 wurde auf La Palma das „William Herrschel-Teleskop“ eingeweiht. Das englisch-holländische Instrument war mit seinem 4,20-Meter-Spiegel lange Zeit das größte Europas. Doch das IAC hatte größere Pläne: ein 8-Meter-Parabolspiegel sollte mit den Engländern zusammen gebaut werden. Als 1990 England aus dem Projekt ausstieg, weil man sich für ein US-Projekt entschieden hatte, lagen die Pläne erst einmal auf Eis. Das IAC beschloß, dass Spanien es auch alleine schaffen muss. 1996 stand dann endlich die Finanzierung: Madrid und die Kanaren übernahmen jeweils die Hälfte der Kosten, die bis zur Fertigstellung ca. 140 Millionen € betragen werden. Im Jahre 2001 kamen die Universitäten von Florida und Mexiko mit ins Boot, mit jeweils 5%-Kostenbeteiligung. Dafür stehen ihnen später die entsprechenden Nutzungszeiten zu.
Neue Technik: Segmentspiegel
Inzwischen hatten die Amerikaner mit ihren beiden „Keck“-Teleskopen auf Hawaii vorgemacht, dass man statt eines großen Spiegels auch mehrere kleine verwenden kann. Das spart Gewicht und Kosten. Dazu eine Anmerkung: Wir sprechen hier über optische Teleskope, die sichtbares Licht und Infrarot beobachten. Radioteleskope sind wegen der größeren Wellenlängen der Radiowellen um ein Vielfaches größer, ja, sie können sich aus Gruppen („arrays“) kleinerer Teleskope zusammensetzen und so Durchmesser von Kilometern erreichen. Dafür brauchen sie keine Spiegel, sondern Metallgitter zur Reflexion. Optische Spiegel hingegen erfordern höchste Sauberkeit und Präzision. Da sich jedes Trägermaterial bei Temperaturschwankungen verformt und die Bilder damit unscharf werden, verwendet man verspiegelte Spezialkeramik als Reflektoren, deren Verformung minimal ist. Ein 8-Meter-Keramikspiegel ist ein tonnenschweres Monstrum, das vertikal und horizontal geschwenkt werden muss. Das neue Konzept des GTC ersetzt diesen durch 36 sechseckige Einzelspiegel, die gemeinsam eine Fläche bilden. Mit 10,4 m Durchmesser ist das GTC 40 cm größer als seine Vorbilder auf Hawaii und damit das derzeit größte optische Teleskop der Welt.

Bilderstrecke

Die Einzelspiegel
Jeder der 36 Spiegel ist immer noch 1,90 m breit und wiegt eine halbe Tonne. Sie sehen gleich aus, sind aber individuell hyperbolisch geformt, je nach ihrer Einbauposition. Hergestellt wurden sie beim führenden Glas- und Keramikspezialisten, der Firma Schott in Mainz. Verspiegelt werden sie in einer speziellen Vakuumkamer vor Ort, die von der französischen Firma Sagem geliefert wurde. Da die Spiegel mit der Zeit matt werden, müssen sie in Abständen neu mit Aluminium bedampft werden – staubfrei, versteht sich. Jeder montierte Spiegel ist mit Linearmotoren in jeder Achse verstellbar und sogar deformierbar, um auch noch den Rest von Temperaturdrift zu kompensieren. Allein die Steuerung jedes einzelnen Spiegels erfordert einen Hochleistungscomputer mit eigens dafür entwickelter Software. Ohne Computer wäre das GTC unmöglich zu justieren. Das vernetzte Rechenzentrum füllt mehrere klimatisierte Schränke, die Kupfer- und Glasfaserstränge sind baumdick.

Der Aufbau
Das so gebündelte Licht fällt auf einen kleineren Sekundärspiegel von „nur“ 1,20m Größe, der im Ausleger des Teleskops sitzt. Auch dieser ist elektronisch verstell- und verformbar. Von da geht das Licht über einen dritten Spiegel, der es seitlich durch die „Radnaben“ des Teleskops auf die Meßinstrumente und gekühlten CCDs schickt, wo es ausgewertet oder als Bild gespeichert wird. Die gesamte Stahlkonstruktion, die in Spanien hergestellt und in Einzelteilen auf den Berg geschafft wurde, wiegt 350 Tonnen. Das Monstrum steht auf einem 16m-breiten Drehteller, der es erlaubt, während der Messung der Erddrehung entgegengeführt zu werden („Azimut“). Dafür lagert das gesamte Gewicht auf einem dünnen Ölfilm, so dass es von einem Mann von Hand gedreht werden kann! Außerdem kann es in der Höhe verstellt werden („Elevation“), bis ganz senkrecht nach oben.

Die Kuppel
Um den empfindlichen Giganten vor Wind und Wetter zu schützen, hat man ihm eine Kuppel gebaut. Dieses eindrucksvolle Bauwerk aus Stahlbeton, das unsere Titelseite ziert, hat einen Durchmesser vom 34m und eine Höhe von 26m, was einem achtstöckigen Gebäude entspricht. Dieser 500-Tonnen-Koloss ist ebenfalls drehbar gelagert, denn die 13m-breite Tür muss natürlich der Bewegung des Teleskops folgen können. Tagsüber und bei Regen bleibt sie geschlossen, dann wird der gesamte Innenraum auf die vorhergesagte Nachttemperatur heruntergekühlt, um mechanische „Verstimmungen“ und Luftturbulenzen bei der nächtlichen Beobachtung möglichst zu vermeiden. Die silberfarbene Außenverkleidung soll, wie auch das Weiß der anderen Observatorien, die Aufheizung durch die Sonne möglichst gering halten. Die Kuppel ist sturmsicher gebaut und läßt aufgrund ihrer speziellen Konstruktion sogar Beobachtungen bei Wind bis 70 km/h zu, sofern er nicht gerade von vorne kommt.

Faszination
Alles in allem ist das GTC ein eindrucksvolles Stück Technik modernster Bauart. Ein solch gewaltiges Gerät mit einer Präzision zu steuern, die mit Mikrometern rechnet (bei den Spiegeln) und das Ganze in der Nachführbewegung stabil zu halten, ist eine Ingenieursleistung höchster Güte. Das Herz eines jeden Technikers schlägt höher, wenn er das Privileg hat, bis zur Plattform der Querachse klettern zu dürfen und dem Giganten ins Lichtauge zu schauen. Selbst ohne die geplanten Forschungsreisen in die Weiten des Alls hat dieses Wunderwerk seine Berechtigung – nämlich als funktionierender Beweis, was heute möglich ist, und was die spanischen Entwickler, natürlich in weltweiter Zusammenarbeit, hier auf die Beine gestellt haben. Die neue Bauweise mit den Segmentspiegeln war nicht nur preisgünstiger als ein monolithisches System, sie bringt auch ein Mehr an Lichtausbeute und an Möglichkeiten.

Im Zeitplan
Nach einem Jahrzehnt Planungs- und Bauphase zelebrierte man im Juli 2007 feierlich „primera luz“, das „erste Licht“. Obwohl erst 12 der 36 Primärspiegel montiert waren, konnten die geladenen Gäste doch einen ersten Blick ins Weltall genießen. Als erster Stern wurde der Polarstern angepeilt. Inzwischen sind weitere Spiegel montiert, und an der Steuerung, der Software und der Mechanik werden Feinabstimmungen vorgenommen, bis alles reibungslos zusammenspielt. Pedro Álvarez, der Direktor des GTC, der uns geduldig alle Details erklärte, vergleicht sein High-Tech-Gerät mit einem Formel1-Wagen: „Der muss auch erst mal eingestellt und justiert werden. Da kann man sich nicht einfach hineinsetzen und losfahren.“ Im September diesen Jahres will man dann so weit sein, das „Große Kanarische Teleskop“ seiner Bestimmung zu übergeben: der Suche nach immer ferneren Welten und immer neueren Theorien. Denn je mehr man zu wissen glaubt, um so weniger weiß man über das viele, das man für „gesichertes Wissen“ hält. Verständlich, dass so die Neugier der Astrophysiker niemals gestillt werden kann, egal wie groß die Teleskope künftig noch werden mögen.