Zukünftige Projekte - LOFAR

Quelle: Jürgen Morawietz

LOFAR (Low Frequency Array) wird ein revolutionäres Radioteleskop der nächsten Generation sein, das seit 2004 im Norden Hollands gebaut wird und bis nach Deutschland reichen wird (Bild links). Dieses Projekt soll der Durchbruch in der Empfindlichkeit von Radioteleskopen bei Frequenzen unter 250 MHz sein.

Seit den 60er Jahren hat sich die Grundtechnologie von Radioteleskopen nicht geändert: riesige mechanische Antennenschüsseln sammeln Signale, bevor sie ein Empfänger detektiert und analysiert. Über die Hälfte der Kosten dieser Teleskope sind auf die Stahl- und Bewegungskonstruktion zurückzuführen. Deshalb ist an den Bau eines 100 mal größeren Teleskops gar nicht zu denken. Also ist ein Riesenprojekt wie LOFAR nur durch neue Technologie möglich geworden. Mit ihm sollen die Geheimnisse des frühen Universums und die physikalischen Prozesse im Zentrum von Aktiven Galaktischen Kernen erforscht werden.

LOFAR ist das erste Teleskop, das aus einer Zusammenschaltung von einfachen, kostengünstigen Antennen mit kugelförmiger Richtcharakteristik (Bild rechts: LOFAR Antennenelemente vor dem 25 Meter Dwingeloo Teleskop) und nicht aus mechanisch signalverarbeitenden Antennenschüsseln besteht. Die elektronischen Signale der Antennen werden digitalisiert, zu einem zentralen, digitalen Prozessor transportiert und durch moderne Software korreliert, um eine konventionelle Antenne nachzuahmen.

Die wichtigsten Untersysteme aus denen sich LOFAR zusammensetzt sind:

Die Kosten entstehen fast ausschließlich durch die Elektronik, die jedoch mit der Zeit billiger werden wird, was den Bau von immer größeren Teleskopen ermöglicht. Das Projekt wird trotz der geringen Materialkosten durch die große Zahl von 25.000 Antennen kostenspielig. Diese Antennen werden auf einer Fläche mit einem Durchmesser von 350km verteilt und sind in Haufen angeordnet. Dadurch wird eine maximale Basislinie von 360 km erreicht.

Es wurde schnell klar, dass LOFAR auch für andere Forschungsbereiche von enormer Wichtigkeit sein könnte. Sensoren für geophysische Forschung wurden bereits in das Projekt einbezogen. Über die Einbeziehung anderer Bereiche wird diskutiert.

SKA

Ein weiteres multinationales Großprojekt eines Radioteleskops ist das Square Kilometer Array. Es wird den Gasanteil des frühen Universums erforschen und genau wie LOFAR fundamentale Fragen über das Universum versuchen zu beantworten. Das SKA wird den großen Frequenzbereich von 100MHz bis 25GHz abdecken.

Dieses interferometrische Teleskop hat einen Quadratkilometer Sammelfläche und wird aus individuellen Stationen bestehen. Dadurch wird eine Basislinie von einigen 1000km möglich sein. Die eine Million Quadratmeter Sammelfläche wird durch 30 Stationen erreicht, die jeweils eine Sammelfläche vergleichbar mit einem 200m-Durchmesser-Teleskop besitzen. 150 weitere Stationen werden eine Sammelfläche jeweils verlgeichbar mit einem 90m-Durchmesser-Teleskop haben.

50% der Sammelfläche wird jedoch auf einen Kreis mit 5km Durchmesser zentriert, um ultrahohe Empfindlichkeit zu garantieren und die Spektrallinien von Strukturen des frühen Universum zu untersuchen. Durch eine höhere Empfindlichkeit können schwächere Signale von weiter entfernten Objekten empfangen werden. Die Dichte der Stationen nimmt nach außen immer weiter ab und macht das SKA riesig. Dies hat eine hohe Auflösungsfähigkeit zur Folge, durch die man schwache Emission in Galaxien, Oberflächen von Sternen und AGN untersuchen kann.

ALMA

Das Atacama Large Millimeter Array ist ein internationales Projekt fü den Bau eines radioastronomischen Teleskops in den Anden Chiles. Jede Antennenschüssel wird einen Durchmesser von 12 m haben und beweglich sein. Nach Fertigstellung soll das Netz variierbar zwischen 150m und 14km breit sein. Dadurch sind Messungen im Bereich von 30 bis zu 950 GHz möglich. Der ALMA Korrelator, der die Informationen der Antennen erhällt, wird unglaubliche 1,6x10¹⁶ Rechnungen pro Sekunde machen. ALMAs Lage in der Atacama Wüste ist eine der höhsten und trockensten Plätze der Erde. Dies macht die Lage perfekt für astronomische Forschung im Millimeterwellenlängenbereich, da diese durch athmosphärische Feuchte absorbiert werden. Nach der Fertigstellung 2011 wird ALMA das größte und leistungsstärkste Teleskop der Welt sein.