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Calar Alto spiegelt sich im Weltall
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Das Weltraumteleskop Herschel ist das größte bislang konstruierte weltraumgestützte Observatorium und trägt den größten jemals in eine Erdumlaufbahn gebrachten astronomischen Spiegel. Auch die Calar-Alto-Sternwarte Calar-Alto war an diesem Projekt der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) beteiligt: Die EADS Astrium (Toulouse, Frankreich), die das Teleskop gebaut hat, vertraute bei der Ausführung der kritischen Operation, bei der die reflektierenden Aluminiumschicht auf den Spiegel gebracht wurde, auf die Einrichtungen und das Personal auf dem Calar Alto in Spanien...

 

Das Weltraumteleskop Herschel ist ein Instrumentenkörper, der von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) für die Durchführung wegweisender astronomischer Forschungen zum „kalten Universum“ entwickelt worden ist. Dabei geht es speziell um die Entstehung von Sternen und Galaxien und deren Wechselbeziehungen. Es handelt sich um eine Pioniermission, die dazu beitragen wird, dass wir besser verstehen, wie das Universum seinen jetzigen Zustand erreicht hat.

 

test_small Herschel ist das größte Teleskop, das bis heute ins Weltall gestartet ist. Mit einem Hauptspiegel von 3,5 m Durchmesser ist es viermal größer als jedes früher entwickelte Infrarotweltraumteleskop und beinahe anderthalbmal so groß wie das Weltraumteleskop Hubble. Die Abmessungen des Hauptspiegels sind das entscheidende Maß für die Empfindlichkeit eines Teleskops: Je größer der Spiegel, desto schwächere Objekte lassen sich erkennen. Allerdings muss die Oberfläche des Spiegels höchst präzise gearbeitet sein und eine perfekte und völlig gleichmäßige Spiegelung ermöglichen, denn schon die kleinste Unebenheit würde die Bilder durch optische Verzerrungen unbrauchbar machen. Der Spiegel des Herschel-Teleskops wurde aus Siliciumcarbid gefertigt und die reflektierende Spiegelschicht aus Aluminium in den hierzu geeigneten Anlagen des Calar-Alto-Observatoriums aufgebracht.

 

35_exit_small Die Aluminiumbedampfungsanlagen des Calar-Alto-Observatoriums

Bei Teleskopen auf der Erde muss die Spiegelschicht aus Aluminium von Zeit zu Zeit erneuert werden, um die Instrumente optimal für die astronomische Forschung einsetzen zu können. Aus diesem Grund verfügen die besten Observatorien der Welt über eigene Anlagen, die eine regelmäßige Auffrischung der Aluminiumschicht ihrer Spiegel ermöglichen. In der Calar-Alto-Sternwarte gibt es zwei solche Anlagen, eine für Spiegel mit einem Durchmesser von bis zu 2,5 m, die andere bis 3,5 m.

 

Die Reflexionsqualität der Beobachtungsspiegel auf dem Calar Alto wird regelmäßig überprüft. Wenn es nötig ist, die Spiegel zu reinigen und die Aluminiumschicht zu erneuern, wird eine genau geregelte Prozedur in mehreren Schritten verfolgt. Zunächst einmal muss der Spiegel aus dem Teleskop ausgebaut werden, was aufgrund des enormen Gewichts dieser Bauteile längst nicht so einfach ist, wie es sich anhört: Schon der Spiegel des 1,23-m-Telekops wiegt rund eine Tonne, beim 2,2-m-Teleskop sind es derer schon zweieinhalb, und der Hauptspiegel des 3,5-m-Telekops bringt es auf unglaubliche 12 Tonnen Gewicht.

 

Die Spiegel werden sorgfältig von Staub und Flecken gereinigt und die alte Aluminiumschicht wird vollständig abgetragen. Der nun seiner Reflexionsfähigkeit beraubte Spiegel wird in eine große Vakuumkammer eingebracht. Die Vakuumkammer im Teleskopgebäude des größten Teleskops der Sternwarte (3,5 m Durchmesser) besitzt ein Innenvolumen von 90 Kubikmetern. Nach dem Verschließen der Kammer treten äußerst leistungsfähige Evakuierungspumpen in Aktion, die im Inneren ein Hochvakuum erzeugen: Der Innendruck wird für normale Bedampfungsvorgänge bis auf ein Millionstel Millibar (1×10-6 mbar), also ein Milliardstel des atmosphärischen Normaldrucks, gesenkt.

 

Ist ein ausreichendes Vakuum erzeugt, wird elektrischer Strom mit schier unvorstellbarer Stärke, nämlich bis zu 1300 Ampère, durch eine Batterie von Widerständen geleitet, in die zuvor kleine Blöcke aus reinstem Aluminiums (99,999 %) eingelegt worden sind. Das Aluminium verdampft in weniger als 80 Sekunden vollständig und breitet sich im Inneren der Bedampfungskammer aus, wobei sich die Partikel auf allen Oberflächen in Reichweite ablagern.

 

Im Standardprozess bildet sich auf der Oberfläche der Spiegel eine Aluminiumschicht mit einer Stärke von einem Zehntausendstel Millimeter (zehnmal so dünn wie der Durchmesser einer Bakterie). Das vielseitige System eröffnet aber auch Möglichkeiten für nicht standardisierte Verfahren. So können auch Nickel-Chrom-Beschichtungen ausgeführt oder Schutzfilme aus Silikonoxyd (SiOx, „Plasil“) aufgetragen werden. Ebenso ist es möglich, Aluminiumschichten mit abweichenden Schichtdicken aufzudampfen. Im Fall des Spiegels für Herschel verlangten die Spezifikationen von EADS Astrium eine Endschichtdicke von kaum einem Tausendstel Millimeter.

 

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Das Calar-Alto-Observatorium bietet diese Aluminiumbedampfung für externe Kunden aus dem öffentlichen oder privaten Sektor an. Die Spiegel, Reflektoren und Antennen vieler Sternwarten, Einrichtungen und Unternehmen aus aller Welt sind schon auf dem Calar Alto gewesen, um ihre Oberflächen mit Aluminium bedampfen zu lassen. Der Verarbeitungsprozess erfüllt strengste Qualitätsanforderungen. Von Europa bis Japan, von der Erde bis ins Weltall: Viele Spiegel tragen reflektierende Schichten, die auf dem Calar Alto hergestellt worden sind und ihre ausgezeichnete Qualität der langjährigen Erfahrung der Mitarbeiter des Observatoriums und den hervorragenden Leistungen der Anlagen des Deutsch-Spanischen Astronomischen Zentrums verdanken.

 

Bilder in hoher Auflösung

 

Der Hauptspiegel von Herschel im Calar-Alto-Observatorium bei der Ausschleusung aus der Vakuumkammer nach dem Abschluss der Aluminiumbedampfung. Copyright: EADS Astrium. (759 Kb)

 

Inspektion des Hauptspiegels von Herschel nach der Bedampfung auf dem Calar Alto. Copyright: Patrick Dumas (Astrium). (1.42 Mb)

 

Gemeinsame Prüfungen der Haupt- und Sekundärspiegel des Herschel-Weltraumteleskops nach ihrer Aluminiumbedampfung in den Anlagen der Calar-Alto-Sternwarte. Copyright: Patrick Dumas (Astrium). (1.12 Mb)

 

Vakuumkammer des 2,2-m-Teleskops auf dem Calar Alto. (1.87 Mb)

 

Vakuumkammer des 3,5-m-Teleskops auf dem Calar Alto. (1.84 Mb)

 

Einer der Widerstände und ein Aluminiumblöckchen, wie sie im Prozess der Aluminiumbedampfung von technischen Spiegeln zum Einsatz kommen. (1.03 Mb)

 

Der Hauptspiegel des 3,5-m-Teleskops bei der Ausschleusung aus der Vakuumkammer nach der Aluminiumbedampfung. (1.10 Mb)

 

 

© Calar Alto Sternwarte, Mai 2009                                            Diese E-Mail-Adresse ist gegen Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann.