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Teleskop-Projekt AASTINO und PILOT

Wenn sich Astronomen in den vergangenen Jahrzehnten darüber Gedanken gemacht haben, wie man die Leistungsfähigkeit eines astronomischen Teleskops verbessern kann, dann gab es dafür meistens nur eine Ursache: Atmosphärische Störungen sowie Lichtverschmutzung verschlechtern wesentlich das astronomische Seeing und somit das Auflösungsvermögen eines Teleskops.

Um diesem Dilemma zu umgehen, wurden in der Vergangenheit zwei Ansätze verfolgt: Einerseits hat man sich beim Bau von astronomischen Großteleskopen auf ausgewählte Locations mit besonders wenig Licht- und Luftverschmutzung konzentriert. Als Beispiele hierfür wären das W.M. Keck Observatory auf dem 4.204 Meter hohen Mauna Kea (Hawaii/USA), das Very Large Telescope (VLT) auf dem 2.635 Meter hohen Cerro Paranal (Anden/Chile) und die Isaac Newton Group of Telescopes (ING) auf dem 2.426 Meter hohen Roque de los Muchachos (La Palma/Spanien), aber auch das Large Binocular Telescope (LBT) auf dem 3.267 Meter hohen Mt. Graham (Arizona/USA) sowie das Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) auf dem 4.204 Meter hohen Mauna Kea (Hawaii/USA) zu nennen. Viele dieser Teleskope werden im Laufe der nächsten Jahre mit einer Adaptiven Optik zur Verbesserung des Auflösungsvermögens ausgestattet.

Andererseits kann man ein astronomisches Teleskop direkt in einer Umlaufbahn um die Erde platzieren und somit atmosphärische Störungen elegant umgehen. Als Beispiele hierfür wären das Hubble-Teleskop, das Chandra Röntgenteleskop sowie das im Bau befindliche James Webb Space Telescope (JWST) zu nennen. Ein wesentlicher Nachteil dieser Lösung ist logistischer Art: Wenngleich ein im Weltraum positioniertes Teleskop im Vergleich zu einem auf der Erde befindlichen Teleskop bei gleicher Leistung einen deutlich kleineren Spiegeldurchmesser benötigt, so muss es in eine Umlaufbahn und die Erde transportiert werden. Die Wartung eines Weltraumteleskops ist dann faktisch nicht mehr möglich.

Vor dem Hintergrund der Prämisse, dass die Forschungsetats für astronomische Teleskope nicht unbegrenzt sind, haben einige Wissenschaftler vom in Australien beheimateten Anglo-Australian-Observatory (AAO) eine aus dem Jahr 1970 stammende Idee im Jahr 2004 erneut aufgegriffen und in der Dome Concordia Research Station (Dome C) in der Ostantarktis ein Projekt namens Automated Astronomical Site-Testing International Observatory (AASTINO) begonnen. Die Antarktis eignet sich aufgrund der extremen Kälte und Trockenheit sowie einer großen Anzahl wolkenfreier Nächte in Verbindung mit einer aufgrund fehlender Urbanisierung ausgesprochen sauberen Atmosphäre ausgesprochen gut für astronomische Beobachtungen.


Bild 1: Standort von Dome A in Google Maps

Dome A
Standort in in Google Maps


Bild 2: Standort von Dome C in Google Maps

Dome C
Standort in in Google Maps

Bild 3: Seeing-Vergleich vom AASTINO-Projekt

Vergleich Seeing
Sichteindruck durch ein Teleskop am Dome C (Südpol)



Bild 4: Seeing-Vergleich vom AASTINO-Projekt

Vergleich Seeing
Sichteindruck durch ein Teleskop vom Roque de los Muchachos (La Palma/Spanien)


Bild 5: AASTINO-Teleskop

AASTINO-Teleskop
Blick auf die Versuchsanordnung



Bild 6: AASTINO-Teleskop

AASTINO-Teleskop
Entwicklungs- und Installationsteam


Bild 7: AASTINO-Projekt (Innenansicht)

AASTINO-Teleskop
Blick auf das optische Teleskop


Bild 8: AASTINO-Projekt (Innenansicht)

AASTINO-Teleskop
Blick auf die Steuereinheit, das Kommunikationssystem sowie die Energieversorgung des Experiments


Im Jahr 2003 wurde in der Dome Concordia Research Station (Dome C), welche sich auf rund 3.233 Metern Höhe befindet, ein automatisches Roboterteleskop installiert, welches in erster Linie die Aufgabe hatte, die meteorologischen und astronomischen Sichtbedingungen über einen Zeitraum von mehreren Monaten und insbesondere während der Wintersaison am Südpol genau aufzuzeichnen. Neben verschiedenen Instrumenten zur Messung der Lichtemission im Infrarotbereich und der Wolkenkonzentration befand sich auch ein kleines optisches Teleskop mit 85 mm Durchmesser an Bord des Versuchsaufbaus. Das Experiment wurde so angelegt, dass es sich autonom versorgen und steuern kann. Die Überwachung der Instrumente erfolgte über eine Inmarsat-Verbindung.

Während der Jahre 2004 bis 2006 wurden mehrere Hundert Stunden aktiv dazu verwendet, die astronomischen Verhältnisse und insbesondere die das Seeing beeinflussenden Faktoren genau zu analysieren. Nach einem ersten Zwischenbericht im Jahr 2004 wurden die Vermutungen der australischen Wissenschaftler um Michael C.B. Ashley von der University of New South Wales (UNSW) mehr als bestätigt: Die Szintillation, also das durch atmosphärische Störungen bedingte Flackern von Fixsternen, beträgt am Dome C durchschnittlich 0,27 und kann bis auf einen Wert von 0,07 sinken. Damit ist das Seeing gegenüber dem von Großteleskopen auf Hawaii, den chilenischen Anden oder den Kanarischen Inseln, die auf eine Szintillation von rund 0,50 bis 1,00 kommen, mehr also doppelt so gut.

Die aus dem Projekt Automated Astronomical Site-Testing International Observatory (AASTINO) gewonnen Erkenntnisse sollen in den kommenden Jahren die Basis für ein größeres Teleskop dienen. In diesem Zusammenhang soll im Zuge des Projekts Pathfinder for an International Large Optical Telescope (PILOT) im Jahr 2008 ein 2,40-Meter großen Cassegrain-Spiegel am Dome C installiert werden.

Obwohl sowohl die logistischen Konstellationen - die Station Dome C liegt rund 950 Kilometer von der Küste der Antarktis und rund 1.700 Kilometer vom geografischen Südpol entfernt - als auch die extremen Lebensbedingungen in der Ostantarktis dafür sorgen, dass der Bau und Betrieb eines astronomischen Teleskops am Südpol sehr teuer ist, ist der Aufwand für den enormen Zugewinn an Beobachtungsqualität im Vergleich zu Teleskopen im Weltraum außerordentlich günstig.

Daneben plant auch das Astronomische Observatorium der Universität von Perugia (Italien) den Bau eines 0,80-Meter-Teleskops namens Italian Robotic Antarctic Infrared Telescope (IRAIT) für Beobachtungen im Infrarotbereich. Seit 2007 beschäftigt sich das europäische Antarctic Research, a European Network for Astrophysics (ARENA) unter dem Arbeitstitel International Concordia Explorer Telescope (ICE-T) mit dem Bau eines robotischen Doppelteleskops am Dome C. Das Teleskop besteht dabei aus zwei Spiegelteleskopen mit einem Durchmesser von 0,60 Metern. Ein Aufgabenschwerpunkt dieses Projekts soll die Suche nach extrasolaren Planeten sein. Dazu soll das Teleskop ab dem Jahr 2012 rund 1,3 Millionen Sterne parallel auf Helligkeitsschwankungen hin untersuchen. Neben den extremen Temperaturen wird dabei auch der Transfer der Nacht für Nacht gewonnen Daten sein: Man rechnet pro Nacht mit rund 200 Terabyte. Aufgrund der fehlenden Anbindung des gesamten Kontinents Antarktis an Hochgeschwindigkeitsdatennetze wird diesem Thema ein bedeutender Anteil der Entwicklungsphase zuteil werden müssen.

Seit Anfang 2008 ist am Dome A das Plateau Observatory (PLATO) im Einsatz. Es handelt sich um ein weiteres Testprojekt, welches gemeinschaftlich von Forschungseinrichtungen aus Großbritannien, den USA und China betrieben wird. Insgesamt sieben Teleskope sollen für spätere astronomische Großteleskope die atmosphärischen Bedingungen sowie ausgewählte Schlüsseltechnologien, wie z.B. die Energieversorgung sowie die Kommunikation, testen. Dazu werden vier chinesische optische Teleskope mit einem Durchmesser von 145 mm Weitwinkel-Aufnahmen des antarktischen Nachthimmels in verschiedenen Wellenlängen anfertigen. Das Projekt soll im Jahr 2009 abgeschlossen sein.

Weitere Informationen zum Thema sind auf den folgenden Websites verfügbar:

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