Teleskope im Größenvergleich

RELATIV EINFACH

Auf der Suche nach einem Teleskop-Größenvergleich bin ich auf eine sehr schöne Wikipedia-Infografik des dortigen Nutzers cmglee gestoßen. Ich habe durch nachgooglen gesehen, dass das Bild vor ein paar Wochen auch drüben bei Stefan Gotthold im Clear Sky Blog verlinkt war, aber so ein schönes Bild verdient es, dass so oft wie möglich darauf aufmerksam gemacht wird. Hier erst einmal die Infografik selbst:

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Teleskopgrößen im Vergleich. Quelle: Nutzer Cmglee via Wikimedia Commons unter Lizenz CC BY-SA 3.0

Hilfreich sind insbesondere auch die Vergleiche mit Tennisplatz und Basketballfeld an der Unterseite, sowie der Mensch zum Größenvergleich über dem Basketballfeld.

Links oben fängt es erst einmal mit den Klassikern an: Der Yerkes-Refraktor als größtes richtiges Linsenteleskop; damit kamen die Linsenteleskope, welche ja den Nachteil haben, dass die Linsen außen, am dünnen Rand mit dem Tubus (und so letztlich mit der Montierung) verbunden werden müssen, an ihre Grenzen. Alles, was für die astronomische Forschung noch größer gebaut wurde, waren Spiegelteleskope, die man von hinten auf der ganzen Rückfläche unterstützen kann.

Links sind das historisch am frühesten die 100-Zoll und 200-Zoll Teleskope am Mount Wilson bzw. Palomar-Observatorium. Mit dem 100-Zoll-Teleskop wurden viele der Spektren aufgenommen, aus denen Edwin Hubble das nach ihm benannte Gesetz ableitete; aus heutiger Sicht ein entscheidender Schritt hin auf das Modell eines expandierenden Kosmos.

In der Infografik sieht man im Überblick direkt die zwei heutigen Grundtypen von Teleskopen: Solide Spiegelflächen einerseits, größere Teleskope aus vielen Einzelsegmenten andererseits. (Das Giant Magellan Telescope ist in dieser Hinsicht eine Art Zwischentyp).

Die größten Einzelspiegel hat das Large Binocular Telescope mit jeweils 8,4 Metern Spiegeldurchmesser: zwei große Spiegel auf einer Montierung.

Diejenigen Teleskop-Spiegelkreise, die noch einen größeren Kreis als gepunktete Linie überlagert haben, lassen sich interferometrisch zusammenschalten. Mithilfe von Interferometrie lässt sich mit mehreren Einzelteleskopen zusammengenommen das Auflösungsvermögen (also die Fähigkeit, kleine Details auseinanderzuhalten) eines deutlich größeren Teleskops erreichen. Interessant ist dabei die äquivalente Größe eines Einzelteleskops, das dieselbe Auflösung erreicht; die gepunkteten Kreise zeigen allerdings stattdessen die Größe eines Einzelteleskops, welches das gleiche Lichtsammelvermögen hat wie die Kombination der Teleskope.

Die Keck-Teleskope und das VLT sind dabei die wohl wichtigsten derzeitigen Arbeitspferde für astronomische Beobachtungen.

Das Hobby Eberly Telescope und Southern African Large Telescope (von dem ich hier näher berichtet hatte) sind zwar größer, erreichen aber bei weitem nicht dieselbe Abbildungsqualität, sondern eignen sich vor allem für Spektroskopie. (Ein Kollege nannte die beiden neulich die lichtstärksten 3-Meter-Teleskope, die es gäbe.)

Links unten sieht man die Spiegel der Weltraumteleskope. Die sind gar nicht so groß wie ihre erdgebundenen Kollegen, aber denen kommt natürlich zugute, dass sie außerhalb der Atmosphäre operieren und deswegen zum einen durch keine atmosphärischen Turbulenzen gestört werden, zum anderen in Wellenlängenbereichen beobachten können, die durch die Erdatmosphäre abgeschirmt werden (für die hier dargestellten Teleskope bestimmte Bereiche im Ultravioletten und Infraroten).

Oben rechts das geplante Thirty Meter Telescope, um das es auf Hawaii derzeit soviel Ärger gibt. Mitte-unten rechts das größte Teleskop, das bereits in der Vorbereitungsphase ist, nämlich das European Extremely Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile.

Insgesamt eine sehr schöne Übersicht, die direkte Vergleiche ermuntert und die Teleskopgrößen verstehbar macht.

Beim Tag der Offenen Tür des Max-Planck-Instituts für Astronomie gibt es seit längerem übrigens immer etwas ähnliches: MPIA-Mitarbeiter Tom Herbst, selbst am Instrumentenbau für das Large Binocular Telescope beteiligt, malt dann im Maßstab 1:1 Teleskopumrisse auf den Asphalt – von der Pupille des Neandertalers über Galileos Fernrohr bis hin zu einem (Teil-)Umriss des European Extremely Large Telescope, und dieses Jahr auch erstmals den Umrissen einiger Weltraumteleskope.

Hier ist der Anfang der Reihe; der erste im Bild ganz unten sichtbare Kreis (mit rotem Pfeil) ist Galileis Teleskop:

f02gKI9A5611Und hier ist ein Blick vom Dach auf die größeren Teleskopumrisse: Ganz vorne, allerdings nicht vollständig ausgefüllt, das European Extremely Large Telescope, dahinter einer der 8,4-Spiegelkreise des Large Binocular Telescope (der andere ist links daneben auf dem Parkplatz links vom hier gezeigten Ausschnitt), und dahinter das 3,5-Meter-Teleskop vom Calar Alto:

f31gKI9A5578OK, wahrscheinlich sieht man das auf dem Foto nicht so gut; hier sind die Umrisse noch einmal nachgezeichnet, damit man sieht, was was ist:

groessenWir leben in spannenden Zeiten, was die Teleskoptechnik angeht – und mit maßstabsgetreuen Darstellungen oder, noch eindrucksvoller, begehbaren gemalten Umrissen kann man zumindest einen Eindruck davon bekommen, wie groß die heutigen Forschungsmaschinen der Astronomen.

 

 

Markus Pössel

Markus Pössel hatte bereits während des Physikstudiums an der Universität Hamburg gemerkt: Die Herausforderung, physikalische Themen so aufzuarbeiten und darzustellen, dass sie auch für Nichtphysiker verständlich werden, war für ihn mindestens ebenso interessant wie die eigentliche Forschungsarbeit. Nach seiner Promotion am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Potsdam blieb er dem Institut als "Outreach scientist" erhalten, war während des Einsteinjahres 2005 an verschiedenen Ausstellungsprojekten beteiligt und schuf das Webportal Einstein Online. Ende 2007 wechselte er für ein Jahr zum World Science Festival in New York. Seit Anfang 2009 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, wo er das Haus der Astronomie leitet, ein Zentrum für astronomische Öffentlichkeits- und Bildungsarbeit. Pössel bloggt, ist Autor/Koautor mehrerer Bücher, und schreibt regelmäßig für die Zeitschrift Sterne und Weltraum.

8 Kommentare

  1. Die Infographik von cmglee erinnert von der Grundidee an viele xkcd-Graphiken – nur mit dem Unterschied dass hier alle aufgelisteten Teleskope real sind.

  2. “Mitte-unten rechts das größte Teleskop, das bereits in der Vorbereitungsphase ist, nämlich das European Extremely Large Telescope der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile.”

    Leicht zu übersehen, dessen Umriss ist nur teilweise abgebildet, die Teil-Fläche bildet den Hintergrund für alle anderen, das “Arecibo radio telescope”; nicht erwähnt ist das “Aperture Spherical Telescope”, noch eine Nummer größer, 500 m laut englischer Wikipedia.

    • Genau, das hätte ich dazu sagen müssen: Den optischen Teleskopen, deren Größen da veranschaulicht werden und um die es auch in meinem Beitrag ging, sind in der Grafik zum Vergleich noch die Durchmesser von zwei Radioteleskopen hinzugefügt – aus meiner Sicht hätte man die besser weggelassen, denn von einem Wellenlängenbereich zum anderen ist nun einmal leider kein einfacher Vergleich möglich; der direkte Größenvergleich in so einem Schaubild sagt weder etwas über das relative Auflösungsvermögen aus noch darüber, wie gut die Teleskope relativ zueinander schwache Quellen abbilden.

      • “Genau, das hätte ich dazu sagen müssen: Den optischen Teleskopen …”

        Hätte mir geholfen, aber nur weil meine Optik beim Lesen und Betrachten wohl etwas beschlagen war und ich Teleskope betreffend etwas unbeschlagen bin. Danke, jetzt sehe ich es auch.

  3. Hubble und Webb haben heute im selben Wellenlängenbereich keinen Vorteil mehr gegenüber irdischen Teleskopen. Die neu geplanten erdgebundenen Grossteleskope korrigieren nämlich die atmosphärischen Turbulenzen.
    Im Spektrum der Wiseenschaft vom August 2015 liest man dazu:

    Bei einer Wellenlänge von einem Mikrometer,.., kann der 2.4 Meter Spiegel des Hubble-Weltraumteleskops Bilder mit einer Auflösung von 0.11 Bogensekunden erzeugen. Bei derselben Wellenlänge schafft das 3-Meter- Lick-Teleskop mithilfe des Laserleitsterns 0.08 Bogensekunden. 8-meter-Instrumente wie das europäische Quartett in Chile kommen sogar auf 0.03 Bogensekunden – das ist fast viermal besser als Hubble.

    Zukünftige Weltraumteleskope, die im selben Wellenlängenbereich wie erdgebundene Teleskope arbeiten müssen also gleich gross oder sogar wesentlich grösser sein als die grössten erdgebundenen Teleskope, damit sie etwas bringen. Solche riesigen Weltraumteleskope könnten trotzdem Leichtgewichte sein, gibt es im Weltraum doch kaum Kräfte, die an den Spiegeln zerren – vor allem nicht nahe beim so beliebten Punkt L2 in dem sich die gravitativen Kräfte von Erde und Mond aufheben.

    • Zukünftige Weltraumteleskope, die im selben Wellenlängenbereich wie erdgebundene Teleskope arbeiten müssen also gleich gross oder sogar wesentlich grösser sein als die grössten erdgebundenen Teleskope, damit sie etwas bringen.

      Die Frage ist nur, wie man sie in den Orbit bekommt? – Soweit ich weis, (Herr Khan weis das bestimmt besser) liegt der Durchmesser dessen, was befördert werden kann, bei aktuellen Raketen bei etwa 5 metern. D.h. es wird ein Mechanismus benötigt, der mehrere Teilspiegel zum Gesamtspiegel aufklappt. Da wäre dann die Frage zu klären, ab wann so ein Mechanismus zu schwer wird oder insgesamt zu aufwändig?

      vor allem nicht nahe beim so beliebten Punkt L2 in dem sich die gravitativen Kräfte von Erde und Mond aufheben.

      Wollen Sie wirklich in den L2 von Erde und Mond? – Der bewegt sich immerhin mit dem Mond mit und liegt etwa 445676,5 km von der Erde entfernt, wenn ich richtig gerechnet habe. (Nach Näherungsformel in Wikipedia.)
      Oder meinen Sie doch eher den L2 von Erde und Sonne? – Das ist der, an dem u.a. auch Gaia positioniert ist. Der befindet sich aber etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt.

      • 1)Riesenteleskope im Weltraum müssen im Weltraum selbst hergestellt werden. Bei Radioteleskopen wird die Fertigung aus hauchdünnen Membranen im Weltraum selbst schon in einigen Jahrzehnten möglich sein. Spider Fab weist hier den Weg. Bei optischen Teleskopen wird man riesige hauchdünne Diffraktionsscheiben (Fresnel-Zonen) verwenden und das Bild dann mit einem gewöhnlichen, aber kleinen Teleskop auffangen.

        2)Sie haben recht. Ich meine den L2 von Erde und Sonne, wo wohl noch viele zukünftige Teleskope “stationiert” werden.

      • Riesenteleskope müssen in Zukunft im Weltraum zusammengebaut werden. Spiderfab ist eine mögliche Technologie dazu. Der Artikel Spiderfab could enable 100+ meter space telescopes by 2022 ist wohl allzu optimistisch was den Zeitplan angeht, nicht aber was die Art der Technologie angeht. Teleskope im All können bei sehr kleiner Masse dennoch sehr gross sein. Damit sind sie auch sehr fragil und würden die Vibrationen eines Raketenstarts nicht überstehen. Sie müssen deshalb im Weltraum selbst gebaut werden. Spiderfab ist eine mögliche Technologie dazu