Neue Teleskope können noch tiefer ins Weltall blicken

Eine neue Optikmaschine ermöglicht die Produktion von hochpräzisen Teleskopen. Diese können Signale aus bis zu 13 Milliarden Lichtjahren Entfernung empfangen. Weltweit sind mehrere solche Riesenteleskope in Planung. Doch die Lieferzeit beträgt derzeit mehrere Jahre.

Astronomen können künftig noch tiefer ins Weltall blicken. Die Optikmaschine UPG 2000 CNC ermöglicht die Produktion von metergroßen und extrem präzisen Spiegelsegmenten für riesige Teleskope, berichtet Pictures of the Future.

Die Spiegeloberflächen für Hochleistungsteleskope müssen auf wenige hundertstel Mikrometer genau gearbeitet sein. Um diese Präzision zu erreichen, finden sämtliche Arbeitsschritte in einer Maschine statt. Dadurch muss das Werkstück nicht verlegt und neu justiert werden.

Die Steuerung realisiert die automatische Wiederholung von Schleifen, Polieren und Kontrollmessung mit hochgenauen Bewegungen der Werkzeuge und Messinstrumente.

Konstruiert und gebaut wurde die Maschine von der Firma OptoTech, dem Weltmarktführer für Optikmaschinen von der Supermikrooptik über die Mikro- und Makrooptik bis hin zur Plan- und Brillenoptik. Die Software und die Steuerungs- und Automatisierungstechnik kommt von Siemens.

Mit der UPG 2000 CNC könnte ein absehbarer Engpass an großflächigen Teleskopspiegeln abgewendet werden. Denn weltweit sind Riesenteleskope in Planung, die als Abnehmer in Frage kommen. Derzeit beträgt die Lieferzeit für die bis zu zwei Meter großen, sechseckigen Spiegelsegmente jedoch mehrere Jahre.

Damit die Teleskope wie geplant Signale aus 13 Milliarden Lichtjahren Entfernung registrieren können, brauchen sie nicht nur sehr große, sondern auch extrem glatte Spiegel. Andernfalls werden die schwachen Lichtstrahlen zu stark gestreut und der Detektor kann sie vom Rauschen nicht unterscheiden.

Um sicherzustellen, dass die Optikmaschine Genauigkeiten von 30 Nanometern erreicht, haben die Mechatronikexperten die Maschine zunächst virtuell konstruiert und getestet.

Wichtige Größen wie auftretende Temperaturen und Schwingungen oder die nötige Steifigkeit bestimmter Maschinenteile konnten in den Simulationen genauestens erarbeitet werden. Es wurden zum Beispiel Querschwingungen vorhergesagt, sodass vorbeugend der Granitsockel weiter verstärkt wurde.

Die etwa fünf Meter hohe und breite Maschine bringt rund 80 Tonnen auf die Waage. Sie ermöglicht entlang aller Bewegungsachsen eine auf wenige Mikrometer genaue und absolut synchrone Positionierung der Werkzeuge und Messinstrumente.

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