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       # 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.
       
   IMG 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 vorgesehen.
       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
       
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   DIR [5] https://www.eso.org/public/germany/images/eso2319a/
   DIR [6] https://supernova.eso.org/germany/exhibition/0913/
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