Montag, 24.06.2019, Tag 5: ALMAHeute besuchen wir das
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, kurz
ALMA.
ALMA besteht aus 66 hochpräzisen Antennen und beobachtet bei Wellenlängen zwischen 0,3 und 9,6 mm. Diese Wellenlängen werden eigentlich vom Wasser in der Erdatmosphäre absorbiert. Hier auf 5000 m Höhe und bei der extrem trockenen Luft kommen die Wellen trotzdem durch.
Die Antennen befinden sich auf dem
Chajnantor-Plateau und können dort individuell bewegt und in Abständen von 150 m bis 16 km auf betonierten Grundplatten positioniert werden. Das Radioteleskop wird in einer internationalen Kooperation betrieben, 25 Antennen wurden von der Europäischen Südsternwarte (ESO) gebaut, weitere 25 Antennen vom US-amerikanischen National Radio Astronomy Observatory, und 16 Antennen vom National Astronomical Observatory of Japan. Die einzelnen Antennen werden zusammengeschaltet und bilden so ein Interferometer mit sehr hoher Empfindlichkeit und Auflösung.
Wie besuchen die
Operations Support Facility (OSF) von ALMA auf 2900 m Höhe. Die ALMA-Antennen selbst liegen noch 30 km weiter entfernt und 2100 m höher. Wir dürfen sie leider nicht besuchen, denn der Sauerstoffmangel in der Höhe kann zu Gesundheitsproblemen führen; außerdem (der wahrscheinlichere Grund) wollen sie einfach keine Touristen da oben haben...
ALMA ist nicht weit von San Pedro entfernt. Nach wenigen Kilometern auf der Straße Richtung Süden geht es links zum
Observatorio ALMA:
Direkt an der Kreuzung steht das Wachgebäude, wo man sich anmelden muss.
Wir sehen uns dort ein Video mit den Sicherheitsregeln an, die bei ALMA gelten. Jeder muss unterschreiben, dass er den Film gesehen und alles verstanden hat.
Im Wachgebäude an der Wand hängt dieses schöne Satellitenbild von der OFS:
Wüstenklima herrscht schon hier unten; aber es regnet auch mal, sonst gäbe es nicht solche ausgetrockneten Flächen:
Oben ist die Sonne noch stärker. Wir machen Gebrauch von der in der Wache bereitgestellten Sonnencreme...
Dann dürfen wir schließlich die Schranke passieren und fahren etwa 16 km den Berghang hoch bis zur OSF auf 2900 m Höhe.
Wir beginnen unsere Führung dort, wo auf dem Satellitenbild "Safety" steht.
Dort hat man einen schönen Überblick über das Gelände und die Flaggen der an ALMA beteiligten Länder. Im Hintergrund sieht man die Unterkünfte der Wissenschaftler und Techniker, die hier arbeiten.
Ein Stück weiter links eine ausgemusterte Antenne und ein Wildesel:
Was macht eigentlich der eine Hauptdarsteller der Vorstellung in ein paar Tagen - der Mond ?
Er steht hoch am morgendlichen Himmel und zeigt sich 2/3 voll.
Kurz die bekannte Eselsbrücke angewandt: z wie zunehmend, oder ) wie Klammer zu: es ist also zunehmender Mond.
Bild: Kalenderland.comAber halt - da kann was nicht stimmen. In ein paar Tagen ist Sonnenfinsternis, und die findet bekanntlich bei Neumond statt.
Die Lösung ist einfach; wir befinden uns auf der Südhalbkugel, da steht
der Mond der Beobachter auf dem Kopf - die Regel gilt dann nicht bzw. andersrum...
Der Mond nimmt ab. Ein Glück, die Sonnenfinsternis kann stattfinden !
In diesem Gebäude befindet sich unten die Krankenstation, und oben das Besucherzentrum; wo anhand von Modellen und Plakaten erklärt wird, wie ALMA funktioniert.
How does ALMA work ?
Die Signale werden von der Antenne empfangen, im sogenannten Front-End verarbeitet und verstärkt, und im Back-End digitalisiert. Über eine Glasfaserleitung wird das Signal dann zum
Correlator geleitet. Dieser Supercomputer ist ein Rechner mit 134 Millionen Prozessoren, welche die empfangenen Signale mit 17 Peta-Flops aufarbeiten können; die Signale mehrerer Antennen werden verglichen und die Zeitdifferenzen ermittelt, woraus sich die interferometrischen Daten ergeben.
Wenn man sich die App "AReader" auf seinem Smartphone installiert und damit dann dieses Punktemuster abfotografiert, kann man ein 3D-Modell einer Antenne auf dem Bildschrm betrachten:
Auf einem Bildschirm wird per Webcam das aktuelle Bild vom Antennenplateau angezeigt (AOS=Array Operations Site):
Das weiße ist Schnee, kein Salz...
Im Nachbargebäude können wir in die Labore und Werkstätten blicken.
Hier sehen wir einige der Front-Ends, der Empfangsgeräte in den Antennen. In den blauen Zylindern befinden sich unterschiedliche tiefgekühlte Geräte um verschiedene Frequenzen zu empfangen.
Hier ein Cryostat des Rutherford Appleton Laboratory, aber auch ein Modell aus Japan stand in der Halle.
Das Innere eines Cryostats:
Im gleichen Gebäude können wir den Kontrollraum von ALMA besuchen; im Grunde nur Computer und viele Monitore.
Die einzelnen Antennen werden von hier überwacht und gesteuert.
Wer weiß was hier auf einem der Bildschirme zu sehen ist ?
Diese Tafel im Kontrollraum zeigt anschaulich für jedermann, wie Interferometrie funktioniert:
Zum Schluss besuchen wir die große Halle, die schon bei der Fahrt zur OSF ins Auge fiel.
Wir haben Glück, denn in der Halle steht gerade eine der Antennen, die hier gewartet und repariert wird. So können wir sie aus der Nähe erkunden.
Otto ist auch da. Otto hat die Antenne vom Plateau hier runter in die Halle gefahren.
Es gibt zwei dieser riesigen Transportfahrzeuge, die von der deutschen Firma Scheuerle kontruiert und gebaut wurden. Sie heißen Otto und Lore und sind entweder nach den Kindern oder den Eltern des Chefkonstruktuers benannt.
Das war ein interessanter Besuch bei einem der modernsten und größten Observatorien der Welt.
ALMA ist ein zentraler Teil des
Event Horizon Telescope Projekts und war eines der Teleskope des weltweiten Netzwerks, mit dem 2017 (veröffentlicht im April 2019) die ersten direkten Bilder eines schwarzen Lochs in M 87 gelangen. Der EHT-Kooperation wurde der Breakthrough Prize in Fundamental Physics 2020 zugesprochen.
Links:
Raumcon-Thread zu ALMA, wo man gut die Entstehungsgeschichte nachvollziehen kann:
https://forum.raumfahrer.net/index.php?topic=1164.0Wikipedia-Artikel:
https://de.wikipedia.org/wiki/Atacama_Large_Millimeter/submillimeter_ArrayOffizielle Website (englisch):
https://www.almaobservatory.org/en/home/Auf der Rückfahrt sehen wir noch diese Herde wilder Esel:
Fotos: fl67Gegen Mittag kommen wir zurück nach San Pedro. Fortsetzung folgt...
