Größtes Observatorium der Welt
Unendliche Weite

Allgemein

Ohne IT geht es auch bei der Sternenguckerei nicht: Das größte Observatorium der Welt, das Very Large Telescope in der chilenischen Wüste, wäre ohne die Hilfe von Computern blind.

Hightech in der Wüste

Größtes Observatorium der Welt

Willkommen im Nirgendwo. Hier kommt niemand zufällig vorbei, denn das VLT (Very Large Telescope) steht in einer mehr als ungastlichen Gegend: auf der Spitze des Cerro Paranal, einem 2600 Meter hohen Berg inmitten der chilenischen Wüste. Die Geröllwüste gehört mit maximal 15 Prozent Luftfeuchtigkeit zu den trockensten Orten der Erde. Die PC-Professionell-Reporter Uli Ries und Florian Rotberg haben sich davon nicht abschrecken lassen und das größte Observatorium der Welt besucht.

Das von elf europäischen Staaten getragene ESO (European Southern Observatory) hat es geschafft, eine immens empfindliche Hightech-Ausrüstung in die Wüste zu verfrachten und dort zu betreiben. So unwirklich die Umgebung ist, so gastlich sind die Wohnverhältnisse der knapp 150 ständigen VLT-Mitarbeiter und ihren Gästen. Die unter Wüstengeröll vergrabene, optisch perfekt gestaltete und in warmen Brauntönen gehaltene »Residenzia« wird von einer grünen Lunge beatmet.


Kein Luxus, sondern Notwendigkeit

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Ein Palmengarten samt Swimmingpool sorgt für hohe Luftfeuchtigkeit und die ist mehr als willkommen, um die Haut der Forscher und Techniker zumindest in den Ruhepausen vor dem Austrocknen zu bewahren. Der Kontrast zwischen lebensfeindlicher, trockener Wüste und der Behaglichkeit der Residenz könnte kaum größer sein.

Die nebenan gelegene Kantine bietet rund um die Uhr warmes Essen. Kein Luxus, sondern Notwendigkeit, denn die Mitarbeiter haben höchst unterschiedliche Tagesrhythmen: Die Techniker arbeiten während des Tages, die nachtaktiven Astronomen erscheinen dagegen erst gegen 5 Uhr nachmittags zum Frühstück. Ihr Dienst beginnt mit Sonnenuntergang.


Spiegelgiganten

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Die eigentlichen Stars des VLT sind aber die vier Riesenspiegel, die das Observatorium zum weltweit größten Weltraum-Fernrohr machen: Das Teleskopquartett mit riesigen, jeweils 8,2 Meter durchmessenden, 20 Tonnen schweren Parabolspiegeln ist das Herzstück der Anlage. Die Spiegel sind größer als andere Teleskopspiegel sonstwo auf der Welt und liefern überaus scharfe, hochauflösende Bilder von weit entfernten Galaxien: Zwei Autoscheinwerfer in 26 000 Kilometer Entfernung könnte eines der VLT-Augen noch als getrennte Lichtquellen ausmachen.

Mit bloßem Auge gibt es jedoch durch die Teleskope nichts zu entdecken. Während der Hobby-Astronom direkt durchs Fernrohr gen Universum schaut, sitzen die Profis in Paranal vor einer Batterie aus TFT-Displays: Alle vier Teleskope werden vom 50 Meter entfernten Kontrollraum aus per Unix-Workstation mit Hilfe einer von der ESO selbst entwickelten Software gesteuert. Die aufgenommenen Bilder landen auf Dell-Servern und stehen nach knapp 30 Sekunden aufbereitet zur Verfügung Sterngucken modern, per Mausklick zu den Sternen.


Standort Wüste

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Unwirklicher als rund ums VLT geht es kaum: Geröllwüste, soweit das Auge reicht. Kein Tiere, keine Pflanzen, keine Insekten. Die Luft ist im Freien derart trocken, dass die Zunge nach wenigen Minuten am Gaumen klebt. Die nächste Stadt liegt 120 Kilometer entfernt. Von dort kommt auch das Wasser per Tankwagen, da das Observatorium selbst weder Strom- noch Wasseranschluss hat. Energie wird mit Dieselaggregaten erzeugt, das Frischwasser ebenfalls vor Ort aufbereitet.

Warum also sucht sich die ESO einen derart ungastlichen Ort für das Milliardenprojekt VLT? Sicher nicht per Zufall, wie ESO-Sprecherin Valentina Rodriguez den Reportern von PC Professionell erläutert. Denn der Berg wurde sieben Jahre lang beobachtet, bevor der erste Bagger anrollte, um die Spitze des Paranal zu kappen.


Ideale Umgebung für Forschungszwecke

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In diesen sieben Jahre kristallisierte sich heraus, dass diese Umgebung ideal für die Forscher ist: Weit und breit keine großen Straßen oder Ansiedlungen, die Beobachtungen durch Lichtverschmutzung behindern könnten. Denn das Licht der Sterne ist so schwach, dass es selbst von einer Taschenlampe auf der Erde locker überstrahlt wird. Bis zu vier Milliarden mal lichtschwächere Sterne als die schwächsten mit dem menschlichen Auge sichtbaren nimmt das VLT auf. Um nicht die kompletten Beobachtungsergebnisse einer Nacht durch Lichteinstrahlungen zu vernichten, dürfen Autos rund um das riesige VLT-Areal nachts lediglich mit Abblendlicht fahren. Außerdem wird auch die Residenz komplett verdunkelt was leicht fällt, ist sie doch zu diesem Zweck zu 80 Prozent von Geröll bedeckt.

Außerdem ist das Klima ideal: Im Schnitt gibt es auf dem Paranal 350 wolkenfreie Nächte pro Jahr, der Wind hält sich in Grenzen und mit zehn Millimetern Niederschlag im Jahr sind Beeinträchtigungen durch Regen auch kein Thema.


Lichtspielereien

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Trotz des guten Klimas wollen die Bilder nicht so ohne weiteres scharf werden. Denn die Atmosphäre lenkt die schwachen Lichtstrahlen auf ihrem kilometerlangen Weg in den Spiegel immer ab. Wenige Mikrometer Versatz sorgen schon für verwaschene Aufnahmen. Ohne technische Tricks liefert also auch der 8-Meter-Spiegel keine bessere Qualität als das 200-Euro-Teleskop aus dem Baumarkt.

Die ESO-Forscher behelfen sich daher mit der »adaptiven Optik«: Eine kleine Folie vor dem eigentlichen Bildsensor wird mit 100 Hertz mikroprozessorgesteuert so verbogen, dass sie die atmosphärischen Störungen ausgleicht. Ohne modernste Prozessortechnik wäre das Very Large Telescope also längst nicht derart leistungsfähig.


Gigantisches Lichtschwert

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Die nötigen Informationen über die Störungen werden mit Hilfe eines Referenzsterns ermittelt: Das Teleskop beobachtet gleichzeitig einen sehr hellen Stern in der Nähe des himmlischen Forschungsobjekts und liefert so selbst alle notwendigen Korrekturinformationen an die zahlreichen Mess-Sensoren.

Da nicht an jeder Stelle des Nachthimmels ausreichend helle Referenzsterne zu finden sind, entwickelte die ESO zusammen mit Forschern der Max-Planck-Gesellschaft ein gigantisches Lichtschwert: Ein Laser projiziert einen künstlichen Stern in 90 Kilometer Höhe in die Atmosphäre.

Der mehrere Watt starke und 50 Zentimeter durchmessende Laser wird im Keller unter einem der Teleskope in einem eigenen Reinraum erzeugt und über einen Lichtleiter zum Gerüst des Spiegels transportiert. Somit folgt der Laser jedem Schwenk des riesigen Auges und ist immer zur Stelle, wenn es am Himmel an natürlichen Referenzsternen mangelt.


Forschung emotional

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Laser, Teleskop, Reinraum das klingt sehr nüchtern und gewöhnlich. Wen man jedoch direkt unter dem gelb-orangen Strahl steht, über sich einen unglaublichen Sternenhimmel, der mehr weiße als dunkle Flecken zeigt, ist es mit der Nüchternheit schnell zu Ende. Zu beeindruckend ist das Erlebnis, wenn sich der Lichtstrahl in die Schwärze bohrt. Verdorben von Star Wars & Co. wartet der Betrachter die ganze Zeit auf ein sirrendes Geräusch, das das Gutmenschen-Lichtschwert bei seiner Bewegung erzeugt.

Nicht ganz so geräuschlos wie der Laser arbeitet das Teleskop selbst. Vom Kühlsystem ist ein ständiges metallisches Klicken vernehmbar. Und wenn sich die metallische Behausung mitsamt dem Spiegel dreht, ist das Blech zu hören. Annähernd geräuschlos dreht sich jedoch der Spiegel selbst und das ist eine wirkliche Leistung, wiegt die gesamte Konstruktion doch hunderte von Tonnen. Auch sehr skeptische Naturen sind von dieser Ingenieursleistung fasziniert.


Von Chile nach Garching

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Wie bereits erwähnt, wird das VLT komplett mit PCs gesteuert. Aber nicht nur die Kontrolle obliegt dem Allzweckwerkzeug, auch das wertvollste Gut der Astronomen landet auf Festplatten: Sämtliche Aufnahmen wandern direkt von den riesigen CCDs der optischen Instrumente per Glasfaser zu Servern. Im Moment tauschen Techniker die in die Jahre gekommenen HP-Server gegen Dell-Maschinen mit großen Festplattenstapeln aus.

Es gibt insgesamt acht zwei pro Teleskop dieser Instrumenten-Workstations. Hat diese das Bild erfasst, leitet sie es automatisch weiter zu einem Server, der sich ums Speichern der knapp 17 MByte großen Aufnahmen kümmert. Dann ist die Aufnahme im Kontrollraum sichtbar und kann in das Transportarchiv wandern.

Archiviert wird auf DVDs. Was angesichts von gigabit-schnellen Datenleitungen archaisch anmutet, ist am »Ende der Welt« die einzige Möglichkeit. Denn pro Monat fallen rund 500 Gigabyte an Bilddaten an und die einzige Internetanbindung auf Paranal findet über eine Satellitenschüssel statt. Diese wäre mit dem Senden der Daten in Richtung Garching bei München heillos überfordert. Dort steht das eigentliche ESO-Rechenzentrum und somit auch das inzwischen auf 15 Terabyte angewachsene Bildarchiv. Alle Aufnahmen kann jeder kostenlos von derESO-Website herunterladen.


Zurück in Garching

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Also wird die nächtliche Ausbeute auf DVD gebannt zweimal pro Woche per Kurier nach Garching geschickt und dort weiterbearbeitet. Da selbst die hochpräzisen Instrumente kleine Fehler in den Bildern hinterlassen, müssen diese Fehler erst herausgerechnet werden. Das erledigen Sun-Server in Garching vollautomatisch. Sind die Berechnungen an einer bis zu mehrere Nächte dauernden Beobachtung fertig, kontrolliert Kollege Mensch das Werk von Teleskop und Server.

Nur wenn alle Werte in den Bildern sinnvoll sind, werden die Daten freigegeben und per DVD oder FTP-Download an den Auftraggeber übermittelt. Denn das VLT arbeitet 75 Prozent der Zeit im so genannten Service-Modus. In diesem werden Beobachtungen abgearbeitet, die von Astronomen aus den elf ESO-Ländern auf einem Wunschzettel eingereicht wurden. Ein unabhängiges Komitee prüft diese Wunschzettel zweimal pro Jahr. Nur Vorschläge, die eine hohe wissenschaftliche Ausbeute versprechen, werden an das VLT weitergereicht und dort abgearbeitet, sofern es die Wetterlage erlaubt.


Forscherträume

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Das VLT ist leistungsfähig, wird aber von seinem Nachfolger locker in den Schatten gestellt werden. Das ganz unbescheiden OWL (Overwhelmingly Large Telescope) getaufte Nachfolgeprojekt wird mit einem 100 Meter großen, auf dem Wüstenboden liegenden Spiegel arbeiten. 2020 soll die Anlage fertig sein. Als Ort des Geschehens ist wiederum die chilenische Wüste vorgesehen.

Die ESO-Spezialisten erwarten sich von OWL Auflösungen, die bis zu 40-mal so hoch sind wie die des Weltall-Teleskops Hubble. Sollte sich der 100-Meter-Spiegel nicht finanzieren lassen, ist eine 60-Meter-Variante in Planung. Der Name OWL bliebe gleich. Denn dann heißt das Projekt scherzhaft einfach »Once was larger«.