Von Kugeln bis zu „Vogelrückständen“, den vielen Versuchen von Teleskopen

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Bevor ein Observatorium die Geheimnisse des Kosmos ergründen kann, muss es bescheidenere Herausforderungen meistern.

Von Dennis Overbye

Nur wenige Dinge in der Wissenschaft scheinen so heikel und prekär zu sein wie die riesigen Spiegel im Herzen moderner Teleskope. Diese Spiegel – Donuts aus Glas mit einem Durchmesser von mehreren Metern, wiegen Tonnen und kosten Millionen von Dollar – werden innerhalb eines Bruchteils einer Wellenlänge des sichtbaren Lichts in die präzise Konkavität poliert, die erforderlich ist, um Sternenlicht vom anderen Ende des Universums zu sammeln und zu bündeln.

Wenn sie nicht arbeiten, sind sie in hohen Kuppeln untergebracht, die sie vor den Auswirkungen von Feuchtigkeit, Wind und Temperaturschwankungen schützen. Aber das kann sie nicht vor allen Wechselfällen der Natur und der Menschheit schützen, wie ich kürzlich bei einem Besuch am Las Campanas-Observatorium in Chile daran erinnert wurde.

Als meine Gastgeber einen ihrer wertvollen Teleskopspiegel vorführten – 20 Fuß glänzendes, makellos gebogenes, mit Aluminium beschichtetes Glas – fiel mir ein kleiner, verdächtiger Fleck auf. Es sah aus wie ein Fleck, den man morgens auf der Windschutzscheibe finden würde, besonders wenn man unter einem Baum geparkt hatte.

„Vögel“, grummelte ein Astronom, als er gefragt wurde, was das sei.

Das passiert ständig, sagen andere Astronomen. Michael Bolte, heute emeritierter Professor an der University of California in Santa Cruz, erinnerte sich, wie er 1981 dem Gouverneur von Wyoming einen Rundgang durch das Wyoming-Infrarot-Observatorium außerhalb von Laramie gegeben hatte. „Wir gingen auf die Serviceplattform und schauten nach unten, und dort Überall auf dem Spiegel befanden sich Vogelkot“, sagte er. „Es sah schrecklich aus.“

Es sind nicht nur Vögel, die einen Spiegel verunstalten können. Mike Brotherton, der derzeitige Direktor des Wyoming-Observatoriums, veröffentlichte auf Facebook ein Bild von Frost, der sich auf seinem Spiegel angesammelt hatte, während die Kuppel zur Beobachtung geöffnet war. „Es ist schwer, einen Spiegel makellos zu halten“, sagte er. „Es ist ein Gleichgewicht zwischen der Öffnung zur Datenaufnahme und dem Schutz des Spiegels.“

Vogelrückstände nehmen in der astrophysikalischen Überlieferung einen besonderen Platz ein. In den frühen 1960er Jahren versuchten die Radioastronomen Arno Penzias und Robert Wilson, beide damals an den Bell Labs, eine alte Hornantenne zu kalibrieren, um Galaxien zu untersuchen. Um das hartnäckige Hintergrundbrummen loszuwerden, schaufelten sie große Mengen Taubenguano aus ihrem Teleskop, nur um schließlich zu erfahren, dass das Brummen kosmischen Ursprungs war: Es waren die zischenden Überreste der Strahlung des Urknalls, die sich fest etablierten die Frage, ob das Universum einen eindeutigen Anfang hatte.

Glücklicherweise sind solche biologisch abbaubaren Schäden an den Spiegeln nur vorübergehend und blockieren nicht viel Licht. Observatorien waschen ihre Spiegel regelmäßig, entfernen die alten Aluminiumbeschichtungen und tragen eine neue Schicht auf. Dazu muss der Spiegel vom Teleskop entfernt werden.

Das kann eine heikle Operation sein. Im vergangenen Herbst wurde der 8-Meter-Durchmesser des Hauptspiegels des Gemini North-Teleskops auf dem Mauna Kea in Hawaii an seiner Außenkante eingekerbt, als er zur Reinigung und Neubeschichtung bewegt wurde. Der Schaden betraf nicht den Teil des Spiegels, der das Licht sammelt, aber die Teleskopmanager entschieden sich trotzdem für eine Reparatur. Am 31. März berichtete Jen Lotz, die Direktorin des Observatoriums, dass die Reparaturen abgeschlossen seien und dass das Teleskop, wie sie hoffte, irgendwann im Mai wieder in Betrieb gehen würde.

Manche Dinge lassen sich weniger leicht beheben. Am 5. Februar 1970 nahm ein neuer Mitarbeiter des McDonald-Observatoriums in West-Texas eine Waffe zur Arbeit und eröffnete das Feuer, zunächst auf seinen Chef und dann mehrmals aus nächster Nähe auf den Hauptspiegel des neuen 2,7-Meter-Spiegelteleskops des Observatoriums . Dann ging er mit einem Hammer darauf ein.

Vorläufigen Berichten zufolge war der Spiegel zerstört worden; Als der Sheriff eintraf, bemerkte er, dass darin ein großes Loch war. Tatsächlich wurde der Spiegel, ein üblicher Typ namens Cassegrain, mit zentralen Löchern entworfen und gebaut, um den Lichtdurchgang zu den dahinter liegenden Instrumenten zu ermöglichen.

Bei dem Angriff wurde niemand verletzt. Und abgesehen von sieben kleinen Einschusslöchern, die nur etwa 1 Prozent der Spiegeloberfläche betrafen, blieb das Teleskop praktisch unversehrt.

„Das Teleskop nahm sein Beobachtungsprogramm in der folgenden Nacht wieder auf“, berichtete der Direktor des Observatoriums, Harlan Smith von der University of Texas, kurz darauf an die Internationale Astronomische Union, „und produzierte einige der besten Fotos (von Quasarfeldern), die bisher damit gemacht wurden.“ Instrument im ersten Nutzungsjahr.“

Das heißt, Teleskopglas ist härter als Sie denken. Als ich zum ersten Mal das 200-Zoll-Hale-Teleskop auf dem Palomar Mountain in Kalifornien besuchte – ein Übergangsritual für einen jungen Wissenschaftsjournalisten – war ich überrascht, als ich beim Blick in den Tubus des damals größten und berühmtesten Teleskops der Welt ein Abendessen entdeckte -Plattengroße Wunde, die durch ein Werkzeug entstand, das ein Arbeiter Jahre zuvor fallen gelassen hatte.

Dr. Bolte beschrieb einen nahen Kontakt mit dem Canada-France-Hawaii-Teleskop auf dem Mauna Kea. Er und ein Kollege waren oben in der Kuppel und arbeiteten an einer Kamera im Teleskop, als sie bemerkten, dass die Abdeckungen, die normalerweise den Spiegel schützten, offen waren. Es gelang ihnen, per Funk den Boden zu erreichen und die Abdeckungen zu schließen.

„Wir taten, was wir tun wollten, und bereiteten uns auf den Abstieg vor“, schrieb Dr. Bolte in einem Facebook-Gespräch. „Sie haben alle Werkzeuge gezählt, die Sie zum Hauptfokuskäfig mitgenommen haben, und sichergestellt, dass die Anzahl auf dem Weg nach oben mit der Anzahl auf dem Weg nach unten übereinstimmt. Gerade als ich zu Bob sagte: „Ich glaube, uns fehlt ein Werkzeug“, fiel ein großer Schraubenschlüssel aus dem Käfig und machte einen unglaublichen Lärm, der gegen die Spiegelabdeckung schlug.“

Das berühmteste Beispiel dafür, was mit einem Spiegel schiefgehen kann, ereignete sich im Jahr 1990, als das Hubble-Weltraumteleskop mit einem unförmigen Spiegel gestartet wurde, der nicht fokussieren konnte.

Astronauten konnten das Problem beheben und Hubble läuft immer noch gut. Doch dieser Vorfall führte dazu, dass die NASA beim Hubble-Nachfolger, dem James-Webb-Weltraumteleskop, besonders vorsichtig war und umfangreiche Tests plante, die die Kosten und die Bauzeit des Teleskops erheblich erhöhten.

Der Webb wurde am 25. Dezember 2021 spektakulär und erfolgreich gestartet, aber auch der Weltraum ist eine Schießbude. Kaum war das Teleskop einsatzbereit, wurde es von einem unerwartet großen Mikrometeoriten beworfen, der einen winzigen Krater in einem der Spiegelsegmente des Teleskops hinterließ. Seitdem hat die NASA ihre Protokolle geändert, um die Zeit, die das Teleskop in Meteorströme zielt, zu minimieren.

Und so geht es. Der Kosmos hat eine Art, seine Geheimnisse zu bewahren.

Dennis Overbye kam 1998 zur Times und ist seit 2001 als Reporter tätig. Er hat zwei Bücher geschrieben: „Lonely Hearts of the Cosmos: The Story of the Scientific Search for the Secret of the Universe“ und „Einstein in Love: A Scientific Romantik." Mehr über Dennis Overbye