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Large Synoptic Survey Telescope (LSST)

Im Jahr 2003 wurde die LSST Corporation als Non-Profit-Gesellschaft mit dem Ziel, ein Teleskop für die komplette Erfassung des Himmels zu bauen und zu betreiben, gegründet. Die mittels des Large Synoptic Survey Telescope (LSST) gewonnenen Daten sollen dabei in vollem Umfang der Öffentlichkeit und somit jedem Wissenschaftler und an der Astronomie Interessierten zur Verfügung gestellt werden. Das mit einem 8,40 Meter großen Primärspiegel ausgestattete Teleskop soll voraussichtlich im Jahr 2010 erstmals in Betrieb und im Jahr 2014 endgültig fertig gestellt werden.

Als Standort wurde der Gipfel des Cerro Pachón, einem 2.682 Meter hohen Berg in den chilenischen Anden gewählt. Dort existieren unter anderem mit dem Gemini South des Gemini Observatory und dem Cerro Tololo Inter-Amercian Observatory (CTIO) bereits zwei weitere internationale Großteleskope. Ursprünglich zur Wahl standen auch andere Regionen in den chilenischen Anden sowie die kanarische Insel La Palma und die Westküste von Mexiko. Die Bezeichnung Large Synoptic Survey Telescope kann man in etwa mit "Großes synoptisches Überwachungsteleskop" übersetzen.


Bild 1: Large Synoptic Survey Telescope (LSST)

Large Synoptic Survey Telescope
Blick auf den geplanten Standort



Bild 2: Large Synoptic Survey Telescope (LSST)

Large Synoptic Survey Telescope
Blick auf die astronomische Nachbarschaft


Im Gegensatz zu bisherigen Großteleskopen, die sich vorwiegend auf die Beobachtung und Erforschung einzelner, sehr weit entfernter Objekte und Phänomene konzentrieren, verfolgt das Large Synoptic Survey Telescope ein anderes Ziel: Mittels der regelmäßigen, voraussichtlich innerhalb von drei Nächten abgeschlossenen vollständigen digitalen Kartographierung des Himmels sollen sich vergleichsweise schnell am Firmament bewegende Objekte wie Asteroiden, transneptunische Objekte aus dem Kuiper-Gürtel oder der Oortschen Wolke sowie Novae und Supernovae erfasst werden. Daneben sollen die auf den Aufnahmen abgebildeten Sterne, Galaxien und sonstige entfernte Strukturen des Universums in Form eines 3D-Atlas des Universums als Basis für eine umfassende Analyse der Masseverteilung im Universum und damit der Suche nach der Dunklen Materie und Gravitationslinsen dienen. Dieser Aspekt ist wesentlicher Bestandteil der von den US-amerikanischen National Academies definierten letzten elf noch zu beantwortenden Fragen zum Universum:


Die sich wöchentlich wiederholende vollständige Erfassung des gesamten Himmels über den chilenischen Anden ist eines der ambitioniertesten astronomischen Projekte der letzten Jahrzehnte. Nicht nur, weil man in relativ kurzer Zeit, nämlich einmal pro Woche, den gesamten Himmel digital ablichten möchte, sondern auch weil die Wissenschaftler und Techniker bei der Bewältigung der gigantischen Flut von Daten informationstechnisches Neuland betreten.

Um das Firmament einmal komplett digital zu erfassen bedarf es einem ausgefeilten Konzept. Das Herzstück des Large Synoptic Survey Telescope bildet eine großflächige CCD-Kamera mit einer Auflösung von 3,2 Gigapixeln, das entspricht 3.200 Megapixeln. Die CCD-Kamera nimmt pro Aufnahme ein Gesichtsfeld mit einer Fläche von 9,6 Quadratgrad auf. Das Gesichtsfeld bzw. die Abbildungsfläche des zum Einsatz kommenden CCD-Sensors mit rund 64 Zentimetern Durchmesser ist mehr als 50 Mal so groß wie die Fläche, die der Vollmond am Himmel einnimmt. Das ist mehr als 1.000 Mal so viel, wie bisherige astronomische Kameras im professionellen bereich abbilden. Die daraus resultierende Datenmenge ist immens. Die Betreiber des Teleskops rechnen damit, dass die Scans mit der Gigapixel-Kamera pro Nacht bis zu 30 Terabyte Daten liefern. Die Speicherung und insbesondere das Management der Daten, die unkomprimiert pro Nacht mindestens 30 Festplatten mit einer Kapazität von 1 TByte respektive 1.000 GByte füllen, ist eine der vielen technologisch anspruchsvollen Aufgaben, die die Astronomen zu lösen haben. Als Technologiepartner ist die Google, Inc. mit ihrem Know-how aus dem Suchmaschinengeschäft Anfang des Jahres 2007 zum Projekt gestoßen. Anfang 2008 investierten die Charles Simonyi Fund for Arts and Sciences sowie Microsoft-Gründer Bill Gates 20 bzw. 10 Millionen US-Dollar für den Bau des Teleskops. Daneben wird auch das Team des Rose Center for Earth and Space des Hayden Planetariums mit seiner Erfahrung bei der Visualisierung von astronomischen Daten unterstützen.

Zum Vergleich: Eine digitale Spiegelreflexkamera für den professionellen Einsatz, beispielsweise die Canon EOS-1Ds Mark III, mit ihren 21,0 Megapixel Auflösung markiert im Consumer Bereich im Moment (Stand: Januar 2008) die Leistungsspitze. Einzig das Gigapxl Project mit seinen selbst entwickelten Digitalkameras ist in diesem Zusammenhang erwähnenswert. Die aktuell im Einsatz befindliche Digitalkamera hat eine äquivalente Auflösung von 670 Megapixeln.

Das optische System des Large Synoptic Survey Telescope besteht aus einem 8,40 Meter großen Primärspiegel, der das einfallende Licht der Sterne und Galaxien, Planeten und Kleinplaneten sowie Kometen auf einen 3,40 Meter großen Sekundärspiegel reflektiert. Von diesem Sekundärspiegel wird das Licht über einen 5,20 Meter großen Tertiärspiegel letztendlich zur CCD-Kamera im Primärfokus weitergeleitet. Die kompakte Bauweise des Spiegelteleskops erlaubt die Unterbringung in einem Kuppelbau, dessen Größe der mit rund 28 Metern Durchmesser für den 6,50 Meter großen Spiegels des Magellan-Teleskops des Las Campanas Observatory in Chile entspricht.


Bild 3: Large Synoptic Survey Telescope (LSST)

Large Synoptic Survey Telescope
Teleskop mit Mechanik



Bild 4: Large Synoptic Survey Telescope (LSST)

Large Synoptic Survey Telescope
Teleskop mit Mechanik


Bild 5: Large Synoptic Survey Telescope (LSST)

Large Synoptic Survey Telescope
Frühere Konstruktionsstudie zum Teleskops



Bild 6: Large Synoptic Survey Telescope (LSST)

Large Synoptic Survey Telescope
Frühere Konstruktionsstudie zur Plattform


Bild 7: Large Synoptic Survey Telescope (LSST)

Large Synoptic Survey Telescope
Vergleich mit dem Magellan-Teleskop




Das Teleskop wird voraussichtlich Objekte mit einer scheinbaren Helligkeit von bis zu 26,5 mag erfassen können. Die Grenzgröße ist damit vergleichbar mit der von bereits existierenden Großteleskopen auf der Erde, wie dem Very Large Telescope (VLT). Zum Vergleich: Das ursprünglich geplante und zu Gunsten des European Extremely Large Telescope (E-ELT) vorläufig aufgeschobene Overwhelmingly Large Telescope (OWL) könnte Objekte mit einer scheinbaren Helligkeit von 38 mag abbilden können. Das in der Erdumlaufbahn stationierte Hubble Space Telescope (HST) hat eine Grenzgröße 31 mag. Die Einheit mag entspricht der Magnitude, einem Maß für die scheinbare Helligkeit von Himmelskörpern. Die Maßeinheit ist logarithmisch. Per Definition hat der Stern Wega eine scheinbare Helligkeit von 0,00 mag; der Mond kommt auf -12,5 mag und die Sonne auf -26,8 mag, für das menschliche Auge am Nachthimmel sichtbare sind Objekte mit einer scheinbaren Helligkeit von bis zu 6 mag - damit wäre der Planet Uranus mit 5,5 mag gerade noch erkennbar.

Das Large Synoptic Survey Telescope wird aufgrund der geplanten regelmäßigen Überwachung des Himmels insbesondere auch einen wesentlichen Beitrag zur frühzeitigen Erkennung von so genannten Near-Earth Objects (NEOs) bzw. Near-Earth Asteroids (NEAs), also Asteroiden oder sonstige Kleinplaneten, die sich auf ihrer Umlaufbahn gefährlich der Erde nähern, leisten.

Die hier verwendeten Aufnahmen steht unter dem Copyright der LSST Corporation oder von Google Maps.