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20 Millionen Dollar pro Spiegel: Wie das weltgrößte Teleskop entsteht

Auf einem Gipfel in den Anden wird das größte Teleskop der Welt stehen. Bis zur Fertigstellung des GMT ist aber noch eine ganze Menge Arbeit nötig – unter anderem mit Spiegeln.

Bau des Giant Magellan Telescope (GMT)
Schon der Name ist groß: das Giant Magellan Telescope (GMT). Foto: Giant Magellan Telescope – GMTO Corporation

Zu den meisten Teleskopen gehören Spiegel. Während das Sternenlicht zuerst auf die Haupt- oder Primärspiegel trifft, sind die Fang- oder Sekundärspiegel dazu da, die davon ausgehende Reflexion aufzufangen. Sie können selbst, also von Privatpersonen, gebaut werden, wovon Experten allerdings abraten. Größere Spiegeloptiken sind schließlich teurer und Billigoptiken weisen teils arge Mängel auf.

Auf professioneller Seite ist die Herstellung allerdings auch nicht leicht – besonders dann nicht, wenn es um einen Spiegel für das größte Teleskop der Welt geht, das Giant Magellan Telescope (GMT). Dahinter steckt eine ganze Organisation mit dem naheliegenden Namen Giant Magellan Telescope Organization (GMTO), ein internationales Konsortium von renommierten Universitäten und wissenschaftlichen Instituten, darunter die Hardvard University, Fapesp, die São Paulo Research Foundation, die Smithsonian Institution und die University of Chicago.

Besser als Hubble

Zusammen wollen sie ein Teleskop bauen, das in einem nie da gewesenen Maß (und Ausmaß) unser Verständnis und unsere Sichtweise auf das Universum zu weiten verspricht und damit Antworten auf Fragen nach der Dunklen Materie, den ersten Galaxien und gar dem Schicksal unseres Universums.

Mit seinen sechs mal 8,4 Meter Durchmesser breiten Spiegeln entsteht eine optische Oberfläche von 24,5 Metern Durchmesser. Das Einzugsgebiet, also die Sammelfläche des GMT, soll 368 Quadratmeter erreichen. Damit soll seine Auflösung zehnmal besser sein als die des Hubble Space Telescope.

Die Inbetriebnahme ist für 2023 angekündigt. Die sieben Primärspiegel, die im Teleskop zum Einsatz kommen, wurden am Richard F. Caris Mirror Lab der Universität von Arizona in Tucson hergestellt. Verbaut werden sie seit 2005 am Las Campanas Observatory in Chile. Ein Teleskop dieser Größenordnung fertigzustellen, ist demnach kein Prozess von Jahren, sondern von Dekaden. Jeder Spiegel kostet allein 20 Millionen US-Dollar und benötigt in der Produktion zwei Jahre, wie auch IEEE Spectrum berichtet.

Immer wieder Schleifen

17 Kilogramm Spezialglas wurden für die Spiegel insgesamt geordert und auf mögliche Fehler untersucht. Dann baut das Team aus Ingenieuren eine 15-Tonnen-Keramik-Struktur als Form für das Glas. Letzteres wird langsam geschmolzen und kontinuierlich im Brennofen gedreht, um eine parabelförmige Gestalt anzunehmen. Anschließend wird es über einen Zeitraum von drei Monaten gekühlt. Doch damit nicht genug.

Einmal gekühlt, wird jeder Spiegel von einer massiven Maschinerie hochgehoben und in die richtige, vertikale Position gebracht. Die Keramikstruktur wird herausgeholt, der Spiegel getrocknet und wieder gedreht. Der Schleifprozess beginnt zunächst auf der Hinterseite, dann auf der Vorderseite, „mit 20 Nanometern Präzision“, wie IEEE Spectrum schreibt. Dieser Prozess dauert wiederum 18 Monate. Vier optische Tests werden währendessen gemacht, die teils eigens für das Projekt entwickelt worden sind.

Sind vier der Spiegel fertiggestellt, werden sie in die Anden Chiles transportiert, wo das GMT auf dem Gipfel einer Bergkette stehen wird.

Wie funktioniert das GMT?

Das Licht aus dem Universum reflektiert von den sieben Primärspiegeln und noch einmal von sieben kleineren Sekundärspiegeln. Dann fällt es auf einen Primärspiegeln im Zentrum bis zu CCD-Kameras. Dort wird das konzentrierte Licht gemessen, um bestimmen zu können, wie weit Objekte von der Erde entfernt liegen und woraus sie bestehen.

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