21.10.2009 · Ein Weltraumkommando gibt es nicht nur in Science-fiction-Filmen, sondern auch bei der amerikanischen Luftwaffe - und es macht den Astronomen durch verschärfte Auflagen für die Verwendung von Laserstrahlen das Leben schwer.
Von Günter Paul
© Eso
Ein Laserstrahl in Richtung galaktisches Zentrum über dem Himmel von Paranal
Die Astronomen, die von den Vereinigten Staaten aus mit Großteleskopen besonders klare Bilder von kosmischen Objekten aufnehmen wollen, werden seit einiger Zeit erheblich durch Restriktionen der amerikanischen Luftwaffe behindert. Für die anspruchsvolle Himmelsfotografie sind sie nämlich auf ein spezielles Verfahren – die sogenannte adaptive Optik – angewiesen, bei dem oft ein Laserstrahl zum Himmel gerichtet werden muss. Damit den über die Observatorien hinwegfliegenden Satelliten dabei nichts geschieht, müssen sich die Sternwarten beim Betrieb der Teleskope an Auflagen des Weltraumkommandos der Luftwaffe halten, die bis zu einem gewissen Grade auch sinnvoll sind. Mittlerweile sind die Auflagen allerdings – zum Teil ohne zwingenden Grund – so verschärft worden, dass sich die Astronomen erheblich behindert fühlen.
Die adaptive Optik hilft den Astronomen, die Luftunruhe auszugleichen, die auf den mit Großteleskopen aufgenommenen Fotos normalerweise zu deutlichen Unschärfen führt. Bei dem Verfahren messen die Astronomen, wie die Luftunruhe das Abbild eines dicht neben dem Beobachtungsfeld stehenden Sterns verzerrt. Der Spiegel des Teleskops wird daraufhin anhand der Messdaten ständig so verformt, dass diese Luftunruhe gerade ausgeglichen wird, wodurch die Himmelsfotos schärfer werden. In den meisten Fällen steht allerdings kein Stern in der Nähe, der für das Verfahren hell genug ist. Deshalb richtet man einen Laser zum Himmel. Der Strahl dieses Lasers wird hoch über der Erde – im allgemeinen von Natriummolekülen in etwa 90 Kilometer Höhe – reflektiert, und die Reflexion wird als künstlicher Leitstern genutzt.
Auf dem Dienstweg
Das Weltraumkommando der amerikanischen Luftwaffe besteht nun darauf, dass die Astronomen für jede Beobachtung, bei der ein künstlicher Leitstern erforderlich ist, zwei bis drei Tage vorher bei ihm eine Genehmigung einholt. Auf diese Weise können die Forscher auf viele aktuelle Himmelsereignisse, die sich nicht vorher ankündigen – zum Beispiel Supernovae –, nicht mehr angemessen reagieren. Außerdem ist der Schutzbereich um die Satelliten, in den kein Laserstrahl der Astronomen dringen darf, vergrößert worden. Es kommt vor, dass Beobachtungen auch dann schon wegen eines Satelliten nicht genehmigt werden, wenn sich dieser noch unter dem Horizont befindet.
Normalerweise durchquert ein Satellit den Laserstrahl, der in seiner Flughöhe im Übrigen kaum noch eine Bedrohung für seine empfindlichen Detektoren darstellt, innerhalb weniger Millisekunden. Den Auflagen zufolge muss eine Beobachtung dann jedes Mal für fünf bis fünfzehn Sekunden unterbrochen werden. Befindet sich ein in 36 000 Kilometern Höhe fliegender geostationärer Satellit im Blickfeld, sind es sogar mehrere Minuten. Diese „Auszeiten“ mögen kurz sein, aber oft wird dadurch eine längere Beobachtung unbrauchbar. Im vergangenen Jahr sind im Mittel pro Beobachtungsnacht nur 50 bis 63 Prozent der von den Astronomen geplanten Vorhaben genehmigt worden, wie die American Physical Society jetzt berichtet hat. Im Übrigen habe das Weltraumkommando gelegentlich auch ganz kurzfristig und unerwartet den Betrieb des Lasers untersagt – in fünf bis zehn Prozent der Beobachtungsnächte für jeweils eine halbe Stunde bis zu einigen Stunden. Von den Auflagen sind in den Vereinigten Staaten einschließlich Hawaii vier Großteleskope betroffen – Lick, Gemini Nord, Palomar und Keck.
Vorsichtsmaßnahmen mit Blick auf Flugzeuge
Für weitere – allerdings verständliche – Auflagen sorgt die amerikanische Luftfahrtbehörde FAA („Federal Aviation Administration“). Wegen des Flugverkehrs mussten rings um die Observatorien Detektoren installiert werden, die jedes in den betroffenen Luftraum eindringende Flugzeug registrieren. Bei einem „Alarm“ wird zum Schutz der Menschen an Bord automatisch der Laser abgeschaltet.
Die Astronomen, die mit den Großteleskopen der Europäischen Südsternwarte (Eso) in Chile arbeiten, brauchen auf Satelliten, die die Observatorien überfliegen, keine Rücksicht zu nehmen. Über angemessene Auflagen zum Schutz überquerender Flugzeuge hat sich die Eso dagegen schon vor längerer Zeit mit der chilenischen Luftfahrtbehörde geeinigt. Auch an ihren Standorten gibt es Detektoren, die Flugzeuge aufspüren und gegebenenfalls die Laser ausschalten. Allerdings ist der Flugverkehr über den Standorten gering, meist führen die Flugrouten um die Observatorien herum. Wie Andreas Kaufer, der in Chile für den Betrieb der Teleskope der Eso zuständige Direktor, auf Anfrage gesagt hat, gibt es pro Beobachtungskampagne nur einen oder zwei Abschaltungen. Im Mittel ziehen sich die Kampagnen über zwei Wochen hin.
Das Weltraumkommando der amerikanischen Luftwaffe scheint derzeit bestrebt zu sein, seine Auflagen auf die von den Vereinigten Staaten betriebenen Großteleskope in Chile – sofern es keine Gemeinschaftsprojekte mit anderen Ländern sind – zu übertragen. Die dort arbeitenden Astronomen würden sich dagegen lieber der zwischen der Eso und der chilenischen Luftfahrtbehörde ausgehandelten Verabredung anschließen. Welches „System“ sich international durchsetzen wird, ist für die gesamte Astronomie von großer Bedeutung, da sich die Zahl der Großteleskope mit adaptiver Optik und künstlichen Leitsternen in den kommenden Jahren wohl deutlich erhöhen wird.
