Radioteleskop Effelsberg

Exkursion der Vereinigung Saarländischer Bergingenieure am 31. Mai 2017 zum Radioteleskop bei Effelsberg in der Eifel.

Vorwort

Dieser Bericht des Textschreibers wird ergänzt durch die technischen Erläuterungen und Erklärungen sowie durch Themen-Passagen aus der Publikation des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn.
Man muss ja nicht alles mitschreiben. . . besser ist man kann entspannt zu hören. Apropos zuhören, ein Vortrag vor Ort war natürlich für den Besuchstag mit eingeplant. Dass die Radiophysikerin Frau Dr. Wolfanger, gleichzeitig unsere Referentin beim Vortrag an diesem Tag, eine Saarländerin aus St. Ingbert war, war reiner Zufall und war vom Vorstand nicht in der Planung so vorgesehen. Bei diesem Vortrag merkte man ganz deutlich, welch ein weites Feld der Wissenschaft diese Radioastronomie abdeckt und welche Verbindungen, besser gesagt welches Netzwerk der Zusammenarbeit rund um die Erde besteht. Für einen Laien ein schwer verständlicher Moment, denn das Wissen darum bedeutet jahrelanges intensives Studium an den Einrichtungen rund um den Erdball.

In dem Tal bei Effelsberg erwartete uns zuerst nur ein Blick auf eine versteckte Teilschüssel des Radioteleskops, die natürlich auf dem 800 m Fußweg zum Vortragsraum sich immer mehr in ihrer totalen Größe zeigte. Einfach sehr imposant . . . und groß.
Der zweite Weltkrieg war noch nicht drei Jahre vorbei, da wurde am 26. Februar 1948 die gemeinnützige und unabhängige Forschungsorganisation mit dem Namen „Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.“ gegründet. Deutschland lag noch in Trümmern und hatte bestimmt andere Sorgen. Wissenschaft und Forschung sollte durch richtige und wichtige Entscheidungen in der direkten Nachkriegszeit, parallel zu dem langsam keimenden Wirtschaftswunder, ebenfalls wieder aus den Trümmern auferstehen. Mittlerweile ist die Max-Planck- Gesellschaft einer der wichtigsten Bausteine auf dem Gebiet der Forschung in ihren rund 80 eigenen Instituten und Laboratorien. Im Mittelpunkt steht die erkenntnisorientierte und anwendungsoffene Grundlagenforschung in den Naturwissenschaften. Das Institut wurde im Jahr 1966 von der Max-Planck- Gesellschaft als das Max-Planck- Institut für Radioastronomie (MPIfR) gegründet.
Die Gründung des Max-Planck- Instituts für Radioastronomie erfolgte in einem engen Zusammenhang mit Plänen zur Entwicklung neuer, großer Radioteleskope in Deutschland. Im Jahre 1964 wurde von den Professoren Friedrich Becker, Wolfgang Priester und Otto Hachenberg von den (damaligen) Astronomischen Instituten der Universität Bonn ein Finanzierungsantrag für ein großes, voll bewegliches Radioteleskop an die Stiftung Volkswagenwerk gestellt.
Die Stiftung Volkswagenwerk sprach sich noch im gleichen Jahr für eine Förderung des Teleskopprojekts unter der Voraussetzung aus, dass eine Trägerschaft gefunden werden kann, die über die Möglichkeiten eines einzelnen Universitätsinstituts hinausgehen kann.
Bereits im folgenden Jahr 1965 beschloss die Max-Planck- Gesellschaft (MPG) grundsätzlich die Gründung eines Max-Planck- Instituts für Radioastronomie (MPIfR). Nach Abklärung zahlreicher Einzelheiten erfolgte im Jahre 1966 die Gründung des MPIfR in Bonn. Eine nicht unwesentliche Rolle spielte der Abschluss eines sog. „Einleitenden Vertrags″ zwischen dem Ministerpräsidenten des Landes NRW und dem Präsidenten der MPG über die Eingliederung des Forschungsinstituts für Radioastronomie in Bonn in das zu gründende MPIfR. Professor Otto Hachenberg wurde seitens der MPG zum Gründungsdirektor berufen. Das neue MPIfR nahm seinen Betrieb zum 1. September 1966 auf. Eine Arbeitsgemeinschaft „Radioteleskop ARGE″, gebildet von den Firmen Krupp und MAN übernahm den Auftrag zum Bau eines voll beweglichen Radioteleskops mit einem Durchmesser von 100 Metern. Die Auswahlentscheidung für den Standort des Radioteleskops fiel auf ein Tal bei Bad Münstereifel-Effelsberg in rund 40 km Entfernung vom MPIfR in Bonn. Am 12. Mai 1971 wurde das erstellte 100-m- Radioteleskop eingeweiht, während der reguläre astronomische Messbetrieb zum 1. August 1972 aufgenommen werden konnte.
Das 100-m- Radioteleskop erwies sich nahezu als ein Allzweckinstrument, mit dem man den gesamten Beobachtungsbereich von galaktischer bis extragalaktischer Radioastronomie sowohl für Linienstrahlung als auch für kontinuierliche Radioemission erfassen konnte. Inbegriffen war dabei auch die Radiostrahlung von Pulsaren.
Bei Pulsaren handelt es sich um extrem stark magnetisierte, rotierende Neutronensterne, die durch Supernova-Explosionen entstanden sind. Ihr pulsierender Charakter kommt von einem Leuchtturmeffekt, bei dem ein gebündelter Radiostrahl entlang der magnetischen Pole ausgestrahlt wird. Die magnetische Achse ist gegen die Rotationsachse geneigt, so dass der Strahl einmal pro Rotation über die Erde streicht. Heute kennen wir über 2000 Pulsare, ca. 140 davon in Doppelsternsystemen.
Modernste Forschung wurde durch stetige Fortentwicklung und Erneuerung der Empfangssysteme und Teleskopkomponenten ermöglicht. Besonderes Kennzeichen der Erfolgsgeschichte eines derart großen Radioteleskops war dessen Möglichkeit, die Beobachtungen bis zu einer kürzesten Wellenlänge von 3,5 mm auszudehnen. Mit dem erfolgreichen Betrieb des 100-m- Radioteleskops nahm das Interesse an Erweiterungen des Forschungsspektrums des Instituts stetig zu. So wurde das 100-m-Radioteleskop eines der wichtigsten Instrumente für die Radiointerferometrie mit großen Basislängen (VLBI), seitdem das Institut 1980 als eines der Gründungsmitglieder das Europäische VLBI-Netzwerk verwirklichte. Ergänzend hierzu beteiligte sich das Institut mit dem 100-m-Radioteleskop auch an VLBI-Beobachtungen gemeinsam mit dem US-Netzwerk für VLBI. Die Abkürzung VLBI steht für Very Long Baseline Interferometrie, also Interferometrie mit sehr langen Basislinien (einige tausend Kilometer) und ist ein Verfahren in der Astronomie. Dabei schalten die Radioastronomen verschiedener Teleskope, die auf die gleiche Radioquelle ausgerichtet sind, transkontinental, das heißt weltweit, zusammen.
Unter dem Fachbegriff „Basislinie“ verstehen die Astronomen dabei den räumlichen Abstand der Teleskope (Luftlinie). Dabei müssen die Teleskope sehr genau synchronisiert sein, damit die Beobachtungsinformation gleichen Zeiten zugeordnet werden kann. Aus diesem Grund steht bei jedem Teleskop eine Atomuhr, damit das Zeitmaß der an der Interferometrie teilnehmenden Teleskope genau abgeglichen werden kann. Der Sinn dieser sehr aufwendigen Interferometrie ist es, das räumliche Auflösungsvermögen enorm zu steigern, um eine Quelle genauer zu vermessen. Winzige Strukturen können mit dieser Technologie abgebildet werden. Die Beobachtungsfotos werden mit den Erwartungen aus theoretischen Rechnungen und Computersimulationen verglichen. Unser Besucherinteresse galt nun dem Hauptbeobachtungsinstrument des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in der Eifel.

Und auf dem Weg dorthin hatten wir Bergingenieure natürlich auch unser Bergmannsfrühstück und die medizinische Abteilung mit kleinen Schluckimpfungen zur wissenschaftlichen Stärkung im Gepäck. Die tolle
Kameradschaft innerhalb der VSB wächst eben am besten bei Exkursionen, Befahrungen und bei „Lyoner und Pils“.

 

 

 

Hier zum besseren Verständnis noch einige Daten und Abmessungen des Radioteleskopes:
Ab 1967 wurde das Teleskop erbaut und ist bis heute eines der beiden größten voll beweglichen Radioteleskope der Erde mit einem Durchmesser von 100m. Darüber hinaus stellt es das leistungsfähigste Teleskop überhaupt für den kurzwelligen Bereich der Radiostrahlung von etwa 6 mm bis 2,8 cm dar.
Bei diesem Teleskop wurde zum ersten Mal ein spezifisches Konstruktionsprinzip angewandt, die sogenannte homologe Verformung, durch die die Oberfläche des Spiegels trotz gravitativer Verformung auch für extrem kurze Wellenlängen noch hinreichend genau bleibt.

Reflextordurchmesser…………………….100 m
Spiegeloberfläche……………………………9.090 qm
Geometrische Antennenfläche………..7.854 qm
Anzahl der Oberflächenelemente ……2.352 (Paneele)
Oberflächengenauigkeit…………………..< 0,5 mm
Brennweite im Primärfokus……………..30 m
Durchmesser des Schienenkranzes………..64 m
Justiergenauigkeit der Schiene……………0,3 mm
Drehbereich……………………………………….480 °
Größte Drehgeschwindigkeit…………….32°/min
Leistung der 16 Drehmotoren……………je 17,5 KW
Kippbereich……………………………………….von 7° – 94°
Leistung der 4 Kippmotoren ……………..je 17,5 KW
Gesamtgewicht………………………………….3.200 t
Bauzeit……………………………………………..1967-1971
Bauausführung………………………………….ARGE Krupp / MAN

Es lohnt sich also, mal in die Eifel in die Nähe von Bad Münstereifel zu fahren und sich diese große Schüssel anzuschauen. Gleichzeitig wäre ein damit verbundener Vortrag eines wissenschaftlichen Mitarbeiters des Max-Planck-Institutes bestimmt von Interesse. Natürlich gab es bei der Heimfahrt von dieser Exkursion der Bergingenieure auch noch mal ein „Hasenbrot mit Pils“. Damit konnten die gewonnenen Eindrücke an diesem Tag gemeinsam verdaut werden. . . . . und danach noch einen Bergmannsschnaps.
GLÜCKAUF

 

Text: Reinhard Marian