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Montag, 18.12.2017
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Stabiler Blick für Riesenteleskop

Nickel-ähnliches Material macht Spiegel temperatur- und bewegungsunempfindlich

Ein neu entwickeltes Material soll dafür sorgen, dass die Spiegel im Inneren des weltweit größten Teleskops, des Large Binocular Telescope (LBT) in Arizona, einen klaren Blick zu den Sternen behalten, auch wenn sie starken Temperaturveränderungen und schnellen Bewegungen ausgesetzt sind. Ein erster Prototyp dieses Spiegels wird jetzt vorgestellt.
Polieren eines der Hauptspiegel des LBT

Polieren eines der Hauptspiegel des LBT

Auf einer einsamen Bergspitze im Südosten des US-Bundesstaates Arizona steht das Large Binocular Telescope (LBT). Das gemeinsame Projekt von USA, Italien und Deutschland ist das größte Teleskop der Erde. Zwei Spiegel von acht Metern Durchmesser bringen zusammen die Empfindlichkeit eines 12-Meter-Teleskops und die Auflösung eines 23 -Meter-Teleskops.

Verantwortlich für diese Leistung ist auch der so genannte Pistonmirror, eine Baugruppe aus zwei weiteren Spiegeln mit einem Durchmesser von jeweils rund 20 Zentimetern. Sie führt die beiden Strahlengänge im Detektor zusammen und gleicht Phasenverschiebungen der Strahlenbündel aus. Die Optik muss zwei Voraussetzungen erfüllen: Ihre Masse muss möglichst gering gehalten werden, damit sie sich schnell und leicht um wenige Mikrometer verschieben lässt. Zum anderen müssen die Oberflächen der Spiegel bei Temperaturschwankungen und Beschleunigungen die Form bewahren.

Forscher vom Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg haben gemeinsam mit Kollegen vom Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena nach einem Spiegelmaterial gesucht, das diese Bedingungen erfüllt. "Klar war von Anfang an nur, dass das gesuchte Material mit chemisch Nickel beschichtet wird", erklärt IOF-Projektleiter Andreas Gebhardt. "Das gesuchte Material muss sich bei Temperaturschwankungen also ähnlich wie die Nickelschicht ausdehnen und zusammenziehen. Ein unterschiedliches Ausdehnungsverhalten der Materialien würde die Spiegel sonst verziehen und die Bildqualität beeinträchtigen."


Übliche Materialen wie Aluminium haben einen wesentlich höheren Ausdehnungskoeffizienten als Nickel oder sind extrem teuer. Eine neu entwickelte, ausdehnungsangepasste Silizium-Aluminium-Legierung verhält sich hingegen ähnlich wie chemisch Nickel und ist zudem relativ preiswert. Außerdem erfüllt die Legierung auch die zweite Anforderung an das Material: Durch seine relativ hohe Festigkeit können sehr stabile Strukturen bei geringem Gewicht hergestellt werden. Die bisher durchgeführten Tests bestätigen die Eignung des Materials.

Die Kombination der Legierung mit Nickel wird im Pistonmirror zum ersten Mal für eine optische Komponente eingesetzt. Vorgestellt wird ein Prototyp der Optik auf der Messe Productronica in München. Ab dem Jahr 2008 soll sie dem LBT dann einen besonders scharfen Blick ins Weltall ermöglichen.
(Fraunhofer-Gesellschaft, 15.11.2005 - NPO)
 
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