China: Das größte Radioteleskop der Erde

josef

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Weltgrößte Radioteleskopschüssel bereit für Suche nach Außerirdischen
Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST) im Süden Chinas beendete kürzlich seine dreijährige Testphase
Das größte Radioteleskop der Erde, das chinesische Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST), ist bereit für seinen regulären wissenschaftlichen Einsatz. Wie vor kurzem von offiziellen Stellen verlautbart wurde, hat die 500 Meter durchmessende "Riesenschüssel" in der entlegenen Dawodang-Depression der Provinz Guizhou im Süden des Landes ihre dreijährige Test- und Kalibirerungsphase beendet.
In der Anlaufzeit seit September 2016 hatte man sich hauptsächlich auf die Beobachtung von Neutronensternen konzentriert und dabei auch mehr als 100 schnell rotierende Pulsare entdeckt. Nun aber wollen sich die Betreiber künftig unter anderem auch der Suche nach Signalen von möglichen außerirdischen Zivilisationen widmen.


Das Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST) ist bereit.
Foto: Reuters/China Daily

Suche nach ET
Nach offiziellen Angaben ist das FAST bereits jetzt mindestens dreimal so sensitiv wie das Arecibo-Observatorium in Puerto Rico, dem zuvor größten Radioteleskop der Welt. Wissenschafter rund um den Globus rechnen daher in den nächsten Jahren mit zahlreichen astronomischen Entdeckungen. Ob sich dabei auch eine Erklärung für die sogenannte "Große Stille" finden lassen wird, bleibt abzuwarten. Der Begriff steht im Zusammenhang mit dem Fermi-Paradoxon und lässt sich verkürzt mit der Frage zusammenfassen: Wenn es außer uns tatsächlich weiteres intelligentes Leben im Kosmos geben sollte, warum finden wir darauf keine Hinweise?

Abgesehen von der Beteiligung an internationalen SETI- (Search for Extraterrestrial Intelligence) Kampagnen werden Astronomen das FAST für die Suche nach Gravitationswellen und die Untersuchung von Fast Radio Bursts (FRBs), extragalaktische kurze Ausbrüche im Bereich der Radiostrahlung, einsetzen. Die enorme Größe des Observatoriums lässt darauf hoffen, dass es auch extrem schwache Radiowellen aus Quellen im gesamten Universum aufspüren kann.

Offen für Forscher aus aller Welt
Seit Beginn der Tests vor drei Jahren konnten nur chinesische Wissenschafter das Instrument nutzen. Künftig aber soll das FAST Forschern aus der ganzen Welt für Beobachtungen zur Verfügung stehen, sagt Zhiqiang Shen, Direktor des Shanghai Astronomical Observatory und Co-Vorsitzender des FAST-Überwachungsausschusses der chinesischen Akademie der Wissenschaften.

CCTV: FAST-Testphase offiziell beendetCCTV Video News Agency


Der Bau des umgerechnet 160 Millionen Euro teuren Teleskops nahm etwa fünf Jahre in Anspruch. Das im Chinesischen auch Tianyan ("Himmelsauge") genannte Instrument besteht aus rund 4.400 einzelnen Aluminiumplatten, die geneigt und bewegt werden können, um unterschiedliche Himmelsbereiche zu beobachten. Obwohl es kleinere Ausschnitte des Himmels erfassen kann als einige andere hochmoderne Radioteleskope und eine geringere Auflösung hat als Arrays aus Einzelteleskopen, ist es aufgrund seiner Größe einzigartig empfindlich, sagt Di Li, Chefwissenschafter des FAST. So nahm das Instrument im vergangenen August und September beispielsweise Hunderte Ausbrüche der Fast Radio Burst-Quelle 121102 wahr, von denen einige viel zu schwach waren, um von anderen Teleskopen wahrgenommen zu werden, sagt Li.

Leistungssteigerung geplant
FAST wird auch die Erforschung von Exoplaneten voranbringen, sind die Wissenschafter überzeugt. Bisher wurden zwar noch keine Exoplaneten anhand ihrer Radioemissionen eindeutig identifiziert. Doch die Fähigkeit von FAST, schwache, polarisierte Wellen zu erkennen, könnte dies künftig ermöglichen. Das Team um Li möchte dafür die Leistung des Teleskops steigern, indem es 36 Fünf-Meter-Schüsseln hinzufügt. Obwohl es sich bei diesen Schüsseln um relativ preisgünstige Standardinstrumente handelt, werden sie zusammengenommen die räumliche Auflösung von FAST um das 100-fache steigern, meint Li.

Li hofft, dass das Operationszentrum von FAST bald von der bisherigen, recht abgelegenen Stelle zu einem 23-Millionen-Dollar-Rechenzentrum in der Stadt Guiyang verlagert wird. Ein solcher Umzug würde dazu beitragen, dass sich mehr Forscher und Techniker an dem Projekt beteiligen können. Die größte Herausforderung für sein Team besteht nun darin, die enorme Datenmenge, die das Teleskop liefern wird, zu speichern und zu verarbeiten. Das Team verhandelt mit der chinesischen Regierung, um zusätzliche Mittel für mehr Datenspeicherung zu erhalten.
(tberg, red, 22.12.2019)

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Das Ende des einst größten Radioteleskops der Welt
Das Arecibo-Teleskop in Puerto Rico ist schwer beschädigt und kann nicht mehr repariert werden. Der Verlust ist schwerer Schlag für Radioastronomie

Die 305-Meter-Schüssel von Arecibo sei nicht mehr zu retten, meinen Techniker. Das riesige Teleskop wird der Radioastronomie fehlen.
Foto: AFP / Ricardo Arduengo

Sein offizieller Name lautet William-E.-Gordon-Teleskop, doch wirklich bekannt ist die gewaltige Schüssel in Puerto Rico als Arecibo-Radioteleskop. Mit seinem unbeweglichen Antennenhauptspiegel von 305 Metern Durchmesser war das 57 Jahre alte Observatorium bis vor kurzem noch das größte Radioteleskop der Erde. Erst 2016 hat ihm das Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope (Fast) in China mit seinen rund 520 Metern Hauptspiegeldurchmesser den Rang abgelaufen.

Berühmt wurde Arecibo vor allem durch eine binäre Botschaft der Menschheit an hypothetische außerirdische Intelligenzen, die ein Team um den Astrophysiker Frank Drake am 16. November 1974 von hier aus in Richtung des rund 25.000 Lichtjahre entfernten Kugelsternhaufen M13 verschickte. Prominente Filmauftritte, etwa in "Contact" mit Jodie Foster oder im James-Bond-Streifen "Golden Eye", machten das Arecibo-Radioteleskop schließlich weit über die astronomische Community hinaus bekannt.

Diagnose: Unrettbar
Aber nun ist die ikonische Schüssel Geschichte. Nach zwei Kabelbrüchen in nur wenigen Wochen Abstand, die schwere Schäden am Hauptspiegel verursachten, haben Ingenieure die Konstruktion für unrettbar erklärt. Dem Teleskop droht demnach über kurz oder lang ein katastrophales Versagen der Struktur. Die gewaltigen Haltekabel seien vermutlich nicht mehr lange in der Lage, den Belastungen standzuhalten, eine Reparatur würde Techniker in potenziell lebensgefährliche Situationen bringen.

Also bleibt den Betreibern keine Alternative: Das William-E.-Gordon-Radioteleskop soll endgültig außer Betrieb gehen und abgebaut werden. "Selbst Versuche, die Kabel zu stabilisieren oder nur einer genaueren Untersuchung zu unterziehen, könnte zu einer Beschleunigung des Zusammenbruchs führen", sagte Ralph Gaume, Direktor der Abteilung für astronomische Wissenschaften der National Science Foundation (NSF), während einer Pressekonferenz am Donnerstag.


Nach den Schäden der letzten Monate gilt das große "Ohr" ins Weltall als irreparabel und einsturzgefährdet.
Foto: AP/Arecibo Observatory

Außerirdische und gefährliche Asteroiden
In Betrieb genommen im Jahr 1963, hat Arecibo potenziell gefährliche erdnahe Asteroiden ins Visier genommen, nach Anzeichen für außerirdische Intelligenzen Ausschau gehalten, Botschaften ins All gesendet und die ersten Planeten jenseits unseres Sonnensystems entdeckt. 1968 konnten Astronomen anhand von Beobachtungen des Krebspulsars mit Arecibo erstmals solide Beweise für die Existenz von Neutronensternen sammeln. Und 2016 wurden mit dem Teleskop die ersten sich wiederholenden Schnellen Radioblitze (Fast Radio Bursts) eingefangen, was den Forschern neue Hinweise auf den Ursprung dieser merkwürdigen Phänomene lieferte.

Im Jahr darauf musste die Schüssel durch Maria, einen Hurrikan der Kategorie vier, einiges einstecken, an der Reparatur der entstandenen Schäden wurde bis zuletzt gearbeitet. Wirklich problematisch wurde die Situation allerdings, als im vergangenen August der Tropensturm Isaias über Puerto Rico hinwegzog. Beim Arecibo-Observatorium riss ein fast acht Zentimeter dickes Hilfstragekabel an einem der drei Ecktürme, das zur Stabilität der zentralen Antennenplattform beitrug, und krachte gegen die Reflektorschale darunter, wodurch ein über 30 Meter großes Loch in die Paneele des Hauptspiegels geschlagen sowie die Kuppel und eine Plattform beschädigt wurden. Kurz bevor man endlich mit den Reparaturen beginnen wollte, brach am 6. November auch noch eines der 16.800 Kilogramm schweren Hauptkabel desselben Turms, was das weitere Schicksal des Observatoriums schließlich besiegeln sollte.


Im August verursachte ein gerissenes Hilfstragekabel ein 30 Meter großes Loch im Radioteleskop.
Foto: AFP/RICARDO ARDUENGO

Abbau statt Reparatur
Ab diesem Zeitpunkt trauten die Ingenieure und Wissenschafter der gesamten Anlage nicht mehr über den Weg – man befürchtete eine generelle Materialermüdung. Gaume schilderte, was passiert, wenn ein weiteres Hauptkabel nachgibt: "Die gesamte 900-Tonnen-Plattform würde auf die Schüssel fallen, und es ist durchaus möglich, dass auch die drei über 90 Meter hohen Türme selbst umkippen." Daher empfahlen nach eingehender Untersuchung auch drei beauftragte Technikunternehmen, das Radioteleskop auseinanderzunehmen, anstatt es zu reparieren. "Diese Entscheidung war für die NSF nicht einfach zu treffen. Aber die Sicherheit der Menschen hat für uns oberste Priorität", sagte Sean Jones, stellvertretender Direktor des NFS Mathematical and Physical Sciences Directorate.

Durch einen baldigen Beginn der Abbrucharbeiten hofft die NSF, zumindest eine Reihe von Gebäuden zu retten, die direkt unter einem der Türme des Teleskops liegen. Auf diese Weise kann das Arecibo-Observatorium geöffnet bleiben, mit dem Ziel, für künftige Recherche- und Bildungszwecke so viel der übrigen Infrastruktur des Observatoriums wie möglich zu erhalten.

Schwerer Verlust für die Wissenschaft
Der Verlust von Arecibos Teleskop ist ein schwerer Schlag für die Suche der Menschheit nach außerirdischen Zivilisationen, vor allem aber für unsere Fähigkeit, den Planeten vor gefährlichen Asteroiden zu schützen. Ohne das lange Zeit größte "Ohr" der Radioastronomie wird es deutlich schwieriger werden, solche Brocken rechtzeitig zu entdecken. Das Arecibo-Observatorium plant nun, zumindest einen Teil der hier durchgeführten Forschungen an einen anderen Ort zu verlagern. Andere NSF-Einrichtungen, etwa das National Radio Astronomy Observatory in Virginia und das Green Bank Observatory in West Virginia, könnten möglicherweise in die Bresche springen.

Laut Abel Mendez, Direktor des Planetary Habitability Laboratory an der University of Puerto Rico, wird mit Arecibos Stilllegung auch das die Suche nach möglichen künstlichen Radiosignalen im All effektiv beendet: "Der einzige Ort, an dem wir so etwas im vergleichbaren Ausmaß tun können, ist nun das FAST in China." Das bedeutet auch, dass die Radioastronomie insgesamt einen dramatischen Verlust erlitten hat. "Wenn man eine schwache Radioquelle überwachen will, benötigt man zwei entsprechend große Radioteleskope", so Mendez. "Mit dem Verlust von Arecibo geht auch unsere Fähigkeit verloren, ein schwaches Signal durchgehend beobachten zu können."
(Thomas Bergmayr, 21.11.2020)

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