Aufstieg der Superteleskope: Das überwältigend große Teleskop

Wir Menschen haben einen unstillbaren Hunger, das Universum zu verstehen. Wie Carl Sagan sagte: "Verstehen ist Ekstase." Aber um das Universum zu verstehen, brauchen wir immer bessere Möglichkeiten, es zu beobachten. Und das bedeutet eines: große, riesige, riesige Teleskope.

In dieser Serie werden 6 der Super-Teleskope der Welt vorgestellt:

  • Das riesige Magellan-Teleskop
  • Das überwältigend große Teleskop
  • Das 30-Meter-Teleskop
  • Das europäische extrem große Teleskop
  • Das große synoptische Vermessungsteleskop
  • Das James Webb Weltraumteleskop
  • Das Weitfeld-Infrarot-Vermessungsteleskop

Das OWL (Overwhelmingly Large Telescope) war ein gigantisches Teleskop, das vom European Southern Observatory (ESO) vorgeschlagen wurde. Die OWL sollte eine 100-Meter-Monstrosität sein, die alles in den Schatten stellen würde, was zu dieser Zeit in Betrieb war. Leider wurde OWL schließlich abgesagt.

Vorerst jedenfalls.

Zu der Zeit, als OWL zum ersten Mal vorgeschlagen wurde – Ende der 90er Jahre – zeigten wissenschaftliche Studien, dass riesige Teleskope notwendig sein würden, um unser Wissen zu erweitern. OWL versprach, uns zu helfen, das Geheimnis der dunklen Materie zu lüften, in die Vergangenheit zu blicken, um die Geburt der ersten Sterne und Galaxien mitzuerleben und die Atmosphäre von Exoplaneten direkt abzubilden. Es ist leicht zu verstehen, warum die Leute von OWL begeistert waren.

Bis 2005 wurde die OWL-Studie abgeschlossen und von einer Expertengruppe überprüft. Zu dieser Zeit wurde das Konzept als kostengünstiger Weg zum Bau eines extrem großen Teleskops (ELT) validiert. Als sich die Räder jedoch weiter drehten und ein Preis von 1,5 Milliarden Euro damit verbunden war, trat die ESO zurück.

Das Design von OWL sah einen Spiegel mit einem Durchmesser von 100 Metern vor, der aus 3264 Segmenten besteht. Es hätte eine beispiellose Lichtsammelkapazität und die Fähigkeit gehabt, Details bis zu einer Millibogensekunde aufzulösen. (Eine Millibogensekunde ist ungefähr so ​​groß wie ein Cent, auf dem Eiffelturm platziert und von New York aus gesehen.) Das ist, gelinde gesagt, äußerst beeindruckend. Und OWL hätte sowohl im sichtbaren Licht als auch im Infrarot gearbeitet.

Das Problem mit OWL waren die Kosten, nicht die Machbarkeit des Designs. Ingenieure halten das Design immer noch für machbar. Tatsächlich war die Konstruktion der Spiegel ziemlich gut verstanden, und der vielleicht schwierigste Teil der OWL war die erforderliche adaptive Optik.

Bei großen Teleskopen müssen sie ständig angepasst werden, um scharfe Bilder zu erzeugen. Dies erfordert eine adaptive Optik. Die für OWL erforderliche adaptive Optik hätte den damaligen Stand der Technik vorangetrieben.

Die adaptive Optik ist eine Methode zur Überwindung der Verzerrungen, die das Licht beim Durchgang durch die Erdatmosphäre beeinflussen. Für extrem empfindliche Teleskope wie das OWL ist die Erdatmosphäre problematisch. Die Photonen, die aus den entfernten Bereichen des Universums kommen, können von der Atmosphäre verstümmelt werden, wenn sie sich dem Teleskop nähern. Teleskope sind auf Berggipfeln gebaut, um zu reduzieren, wie viel Atmosphäre Photonen durchlaufen müssen, aber das reicht nicht aus.

Dieses Video erklärt, wie adaptive Optiken funktionieren und wie sie dem Keck-Teleskop geholfen haben, neue Entdeckungen zu machen.

Die Spiegelsegmente von OWL müssten auf einen Bruchteil der Wellenlänge (0,0005 mm für sichtbares Licht) ausgerichtet sein, damit das Teleskop gute Bilder liefert. Die adaptive Optik von OWL hätte dies erreicht, indem jedes der 3264-Segmente von OWL schnell, manchmal mehrmals pro Sekunde, angepasst worden wäre.

Das Design von OWL sah Modularität oder „serielle, industrialisierte Herstellung identischer Bausteine“ vor, um die Kosten zu senken. Die Herstellung extrem großer Teleskope ist teuer, aber auch die Transportkosten. Alle Komponenten müssen in Entwicklungs- und Fertigungszentren gebaut, dann zu ziemlich abgelegenen Berggipfeln transportiert und dort montiert werden. Die Komponenten von OWL wurden für den Versand in Standard-Versandbehältern entwickelt, was diesen Aspekt der Konstruktion vereinfachte.

Tatsächlich hätte OWL den Betrieb aufnehmen können, bevor alle seine Spiegel installiert waren, und hätte an Leistung gewonnen, wenn mehr Spiegelsegmente gebaut und integriert worden wären. (Andere Teleskope wie das Giant Magellan Telescope (GMT) sind in Betrieb, bevor alle Spiegel installiert sind.)

Am Ende wurden die Kosten von OWL zu hoch und das Projekt wurde abgebrochen. Die ESO wechselte zum 39,3 Meter langen europäischen Extrem Large Telescope. Die gesamte Arbeit am Design von OWL ging jedoch nicht verloren.

Alles, was wir über das Design von Teleskopen lernen, fließt in unsere nächste Teleskopgeneration. Dies gilt unabhängig davon, ob Designs wie OWL gebaut werden oder nicht. Wir werden einfach weiter auf unserem Erfolg aufbauen und größere und leistungsstärkere Teleskope bauen.

Die adaptive Optik, die OWL benötigte, war eine Herausforderung. Aber an dieser Front wurden große Fortschritte erzielt. Und im Übrigen sind wahrscheinlich auch die Herstellungskosten gesunken.

OWL selbst wird vielleicht nie gebaut, aber andere Bereiche sind unterwegs. Teleskope wie das James Webb Space Telescope, das Giant Magellan Telescope und das European Extremely Large Telescope versprechen dasselbe wie OWL.

Und am Ende könnten die Beiträge dieser und anderer Bereiche die von OWL versprochenen übertreffen.

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