Techniklexikon

Radioteleskope

Astronomie und Astrophysik, Anlagen zur Untersuchung kosmischer Objekte im Radiobereich. In den meisten Fällen handelt es sich um paraboloidförmige Empfangsantennen, welche die elektromagnetischen Wellen phasengleich auf einen Empfänger reflektieren (siehe Abb. 1). Da die Abweichungen der Oberflächenform vom Ideal etwa 1 / 10 der Beobachtungswellenlänge betragen müssen, bestimmt die Genauigkeit, mit der ein grosser Reflektor gebaut werden kann, die minimale Beobachtungswellenlänge. Das grösste frei bewegliche Radioteleskop der Erde beispielsweise, das in der Eifel befindliche 100-Meter-Teleskop des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie, Bonn, ist bis herunter zu einigen Zentimetern einsetzbar. Radioantennen können auch aus einem Drahtgeflecht bestehen, sofern die Maschenweite kleiner als etwa 1 / 10 der Wellenlänge ist. Technisch weniger aufwendig realisierbar sind sphärische Reflektoren. Sie haben aber den Nachteil, dass nur achsennahe Strahlen in einem Brennpunkt vereint werden. Dies lässt sich dadurch korrigieren, dass man entweder einen zweiten fokusnahen Korrekturspiegel anbringt oder den Empfänger während der Beobachtung in der Brennebene entsprechend bewegt. Letzteres wird bei dem grössten Radioteleskop der Erde, dem 300-Meter-Reflektor in Arecibo, Puerto Rico, realisiert. Da diese Anlage fest in einem Bergtal eingelassen ist, sind mit ihr nur Objekte in der Nähe des Zenit beobachtbar. Die Scheindrehung des Himmels lässt sich hierbei durch die Bewegung des Empfängers über einen Zeitraum von bis zu zwei Stunden kompensieren.

Radioteleskope besitzen eine Richtwirkung, d.h. die empfangene Strahlungsleistung eines Objekts hängt von seiner Lage relativ zur Reflektorachse ab. Der Winkel, bei dem der Strahlungsstrom auf die Hälfte des Maximalwertes abgesunken ist, gibt etwa die Auflösung des Teleskops an. Neben dieser »Hauptkeule« in der Strahlungsverteilung treten auch »Nebenkeulen« auf (siehe Abb. 2). Sie entstehen durch eine unvollständige Auslöschung der von verschiedenen Stellen des Reflektors im Fokus eintreffenden Wellenzüge. Sie können eine grosse Intensität erreichen und sehr störend sein, wenn sich neben dem beobachteten schwachen Objekt eine stark emittierende Quelle befindet.

Wegen der grossen Wellenlängen im Radiobereich ist das Auflösungsvermögen, das sich nach denselben Gesetzen berechnet wie bei optischen Teleskopen, nur gering. Dieses Problem liess sich durch den Bau von Radiointerferometern lösen.

Die Empfänger lassen sich, abhängig von der Wellenlänge, auf vielfältige Weise realisieren. Grundsätzlich kommen einfache Dipolantennen, häufig mit dahinter angebrachter Reflektorplatte, oder Hornantennen in Betracht.

Radioteleskope 1: Das 76-Meter-Lovell-Radioteleskop von Jodrell Bank (Grossbritannien) ist das zweitgrösste, frei bewegliche Radioteleskop der Erde. Das bereits 1952 gebaute, immer noch in Betrieb befindliche Gerät wurde 1988 vom britischen Umweltministerium in die Liste der Bauwerke von besonderem historischen Wert aufgenommen. (Foto: Nuffield Radio Astronomy Laboratories)

Radioteleskope 2: Das schematische Strahlungsdiagramm zeigt, wie die empfangene Intensität eines Objekts mit zunehmendem Abstand von der Reflektorachse abnimmt (Hauptkeule). Die beiden Pfeile deuten die Halbwertsbreite an, die der Winkelauflösung entspricht. Ausserdem treten Nebenkeulen auf.