In rund 4200 m Höhe, auf dem Gipfel des Mauna Kea, ragen die 30 m hohen Kuppeln der beiden Keck-Teleskope in die trockene, reine, klare Luft über Hawaii. Die darin installierten Spiegel mit 10 m Durchmesser erlauben einzigartige Blicke ins Weltall. Denn sie empfangen Licht sowohl im sichtbaren als auch im infraroten Bereich und können zur Steigerung der Leistung zu einer gewaltigen, adaptiven Optik zusammengeschaltet werden.
Was mit diesen gewaltigen Optiken am Ende tatsächlich zu sehen ist, dafür ist die exakte Ausrichtung der Spiegel auf den Sternenhimmel entscheidend. Je genauer die Positionierung erfolgt, desto genauer können die Astronomen Bereiche des Himmels anvisieren, verfolgen und beobachten. Das gilt sowohl in Azimut, also in der horizontalen Ausrichtung nach den Himmelsrichtungen, als auch in Elevation, also in der vertikalen Ausrichtung hin zum Zenit. Deshalb wurde die komplette Antriebstechnik für die Teleskope erneuert und optimiert.
Die Positionsmessung für Azimut und Elevation übernehmen jetzt modulare Winkelmessgeräte von Heidenhain vom Typ ERA 8400. Sie sind sozusagen die großen Brüder in der ERA-Familie, deren kleinere Geschwister wie das ERA 4000 auch in vielen Werkzeugmaschinen an Rundtischen und Schwenkköpfen ihre Dienste tun. Die Teilungsstriche sitzen im Abstand von 40 μm auf den Maßbändern und werden beim Azimut mit vier, bei der Elevation mit zwei Abtastköpfen gelesen. Im Zusammenspiel mit der Auswerte-Elektronik EIB 749 können die so ermittelten Messwerte zu einem Messschritt von 10 nm interpoliert werden.
Für die Positionierung des Teleskops bedeutet das: In der Horizontalen sind Genauigkeiten von vier Milliwinkelsekunden, in der Vertikalen von einer Milliwinkelsekunde möglich. „Wir können einen Stern jetzt selbst in dichten Sternenhaufen unmittelbar anvisieren und bis zu sechs Stunden lang verfolgen und beobachten. Das eröffnet uns ganz neue Einblicke und liefert auch viel mehr Informationen als mit der bisherigen Technologie“, zieht Tomas Krasuski, der leitende Elektronikingenieur am Keck-Observatorium, ein erstes Fazit nach Abschluss der Umbauarbeiten. „Es ist faszinierend, dass wir jetzt so gewaltige Technik wie unsere 10-Meter-Teleskope in Messschritten von 10 Nanometern bewegen können.“
Neun Jahre Umbau unter schwierigen Voraussetzungen
Dass in der Astronomie andere Begriffe für Zeit und Raum gelten als im normalen Leben, spiegelt auch die Revision der Keck-Teleskope wider. Neun Jahre dauerte das Projekt, das unter ganz besonderen Vorzeichen vorbereitet und durchgeführt wurde: Während der Revision sollten die Astronomen am Keck-Observatorium beide Teleskope uneingeschränkt weiter nutzen können. Die tagsüber durchgeführten Arbeiten mussten also so geplant werden, dass nachts die Teleskope wieder einsatzfähig waren.
Hinzu kommt dass die Teleskope in 4200 m Höhe stehen. Wegen des niedrigen Luftdrucks und Sauerstoffgehalts in dieser Höhe müssen Menschen bei jedem Aufstieg zu den Teleskopen eine Akklimatisierungspause einlegen. Technische Systeme müssen an die Umgebungsbedingungen angepasst werden, um einwandfrei zu funktionieren.
Aber alle Arbeiten und das lange Warten haben sich gelohnt, bestätigt Krasuski: „Jetzt können wir jeden Stern im Beobachtungsfenster der Keck-Teleskope mit einer Genauigkeit von einer Winkelsekunde erfassen. Außerdem konnten wir die Performance erhöhen: Wir sammeln nicht nur genauere Daten, sondern können diese auch schneller verarbeiten und das Teleskop dynamischer steuern.“ Das ist vor allem wichtig, wenn die Forscher auf Hawaii Objekte am Himmel über einen längeren Zeitraum beobachten wollen und das Teleskop permanent nachführen müssen. Die neu installierten Messgeräte von Heidenhain tragen dazu durch ihre Genauigkeit bei. ■
Dr. Johannes Heidenhain GmbH
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www.heidenhain.de
Webhinweis
Ein Video zur Anwendung der Heidenhain-Messtechnik am Keck-Observatorium sehen Sie hier: http://hier.pro/zFjde
Mehr zu Winkelmessgeräten für Werkzeugmaschinen erklärt Heidenhain in diesem Video: http://hier.pro/g0dUq
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