Die große Schüssel wird noch besser

VDI nachrichten, Bonn, 24.9.04 -Obwohl 33 Jahre alt, braucht das Radioteleskop Effelsberg des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie den Vergleich mit anderen Teleskopen der 100-Meter-Klasse nicht zu scheuen. Ein neuer Subreflektor soll dem Forschungsgerät in der Eifel nahe Bonn jetzt höchste Präzision schenken.

Ernst Fürst war richtig stolz auf das Erreichte: „Mit dieser Verbesserung besitzt Europa nach drei Jahrzehnten erfolgreicher Arbeit auch in Zukunft eines der flexibelsten und leistungsfähigsten Radioteleskope“, schwärmt der Professor und Stationsleiter des Radio-Observatoriums Effelsberg, der die geplante Nachrüstung maßgeblich mit erarbeitet hat.
Damit steht nach wie vor ein leuchtendes Beispiel deutscher Ingenieurkunst am Nordrand der Eifel – und das nach 33 Jahren jetzt wieder technologisch topfit ist. Es bringt im Vergleich mit 3200 t weit weniger als halb soviel auf die Waage wie das hochgepriesene Robert C. Byrd Green Bank Telescope (GBT) in den Hügeln des Pocahontas County, West Virginia, USA, bei dem 7300 t bewegt werden müssen.
Nur durch die Anwendung von – zu seiner Zeit – neuen, konstruktiven Ideen und modernen Rechenmethoden war die Verwirklichung des Stahlriesen in der Eifel möglich gemacht worden. Gebaut wurde das Teleskop von der ARGE STAR, einer Arbeitsgemeinschaft, an der Krupp und MAN zu gleichen Teilen beteiligt waren.

Teleskope dieser Größenordnung haben mit einem Problem zu kämpfen: Je nach Positionierung der Empfangsschüsseln muss der Schwerkraft Tribut gezollt werden: „Sie verformt nun einmal große Reflektorflächen“, wie Anton Zensus, einer der drei Direktoren des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn betont.
Bei der Konstruktion hatte man das mit eingeplant. Das Teleskop wurde nach dem Prinzip der homologen Verformung konstruiert.
Dabei werden die Verformungen des Hauptreflektors infolge der Schwerkraft beim Kippen durch die tragende Stützstruktur ausgeglichen und die Oberfläche näherungsweise in ein neues Paraboloid überführt. Dann muss nur noch der Brennpunkt nachgeregelt werden. Die unvermeidbaren Abweichungen von einem perfekten Paraboloid bleiben für eine Höhe von 70° über dem Horizont im Bereich von +/-1,5 mm.
„Das ist uns immer noch zu viel“, betont Prof. Fürst. Im Projekt „Effelsberg 2004+“ wird deshalb noch effektiver gegengesteuert: „Für Beobachtungen im Sekundärfokus können die verbleibenden Abweichungen des Hauptspiegels von einem perfekten Paraboloid über eine aktive Oberfläche des 6,5-m-Sekundärspiegels ausgeglichen werden. Dass dies funktioniert, haben wir in zahlreichen Simulationen unter Beweis gestellt.“
Empfangssysteme für unterschiedliche Wellenlängen werden in Effelsberg an zwei Stellen eingesetzt: im Primärfokus an der Spitze der vier Stützbeine, 30 m über dem Hauptspiegel, und im Sekundärfokus im Zentrum des Hauptspiegels selbst (s. Grafik).
Für Beobachtungen im Sekundärfokus werden die eintreffenden Radiowellen zuerst vom Hauptspiegel und dann nochmals vom Sekundärspiegel, dem so genannten Gregory-Subreflektor, umgelenkt. Dass es nicht reicht, die Verzerrungen einfach nur herauszurechnen, zeigen laut Fürst praktische Erfahrungen.
„Man gewinnt durch einen aktiven Subreflektor in doppelter Hinsicht“, erzählt Fürst. „Zum einen wird der wichtige Wellenlängenbereich herunter bis 3 mm auch für Beobachtungen im Sekundärfokus erschlossen, zum anderen wird die effektive Genauigkeit des Hauptspiegels durch die aktive Oberfläche des Sekundärspiegels nochmals gesteigert. Der Neubau des Sekundärspiegels unter Einschluss von rund 100 Aktuatoren ist bewilligt. Bis Mitte 2006 soll alles fertig sein.
Dann wird es in Effelsberg vor allem schneller gehen als bisher. „Wir werden in einem Viertel der Zeit dasselbe sehen wie zuvor“, zeigt sich Fürst sicher, denn das Projekt schließt auch eine Vorrichtung zum automatischen Wechsel zwischen Primär- und Sekundärfokus ein. Damit lässt sich schneller zwischen Beobachtungen bei unterschiedlichen Wellenlängen hin- und herwechseln. Das ist wichtig, um unmittelbar auf die Änderung von Wetterbedingungen reagieren zu können.ULRICH SCHMITZ