Adaptive Optik

Der Weltraum. Unendliche Weiten – und fast nichts drin. Denn das Vakuum im freien All ist perfekt, der Druck innerhalb der Materie zwischen den Sternen oder den Galaxien um mehrere Größenordnungen geringer als im besten Vakuum, das Forscher in irdischen Labors produzieren. Mit dem luftigen Inhalt einer leer getrunkenen Ein-Liter-Flasche ließe sich im Universum eine Kugel von 1000 Kilometern Durchmesser füllen. Diese geringe Dichte innerhalb der interstellaren oder intergalaktischen Materie reicht zwar aus, um beispielsweise das Licht eines Sterns über sehr lange Strecken zu schwächen (Extinktion). Weil die Photonen jedoch nur selten auf Hindernisse stoßen, weichen sie kaum vom rechten Weg ab.

Das ändert sich schlagartig, sobald das Licht auf die Erdatmosphäre trifft: Innerhalb der Lufthülle bewegen sich ständig unterschiedlich warme, wenige Dutzend Zentimeter große Zellen mit verschiedenen Brechungsindizes. Beim Durchqueren dieses bewegten „Ozeans“ werden die Lichtstrahlen daher ständig aus der Bahn geworfen. Vom Grund des Ozeans – dem Erdboden – betrachtet, flimmert der Stern. Die Szintillation verdirbt jede präzise astronomische Messung, da sie das an sich punktförmige Bild des Sterns mehr oder weniger stark verschmiert. Das zerstörerische Werk dieses „Seeing“ genannten Effekts erlebt jeder, der im Sommer das Flirren über einer heißen Asphaltstraße beobachtet. Welch eine Tragödie: Ein Lichtstrahl ist viele Jahrtausende lang ungestört zur Erde unterwegs – und wird in der letzten Zehntausendstel Sekunde seine Reise so gebeutelt, dass er wertvolle Informationen einbüßt.

Seit der Erfindung des Fernrohrs Anfang des 17. Jahrhunderts mussten die Astronomen mit dem „Seeing“ leben. Um der Luftunruhe – und auch der zunehmenden Lichtverschmutzung – zu entgehen, zogen sie sich auf die Gipfel hoher Berge zurück. Tatsächlich funkeln die Sterne in dünner Luft und bei günstiger geografischer Lage bei weitem nicht so stark. Aber ganz ruhig scheinen sie auch nicht vom Firmament. Das am 24. April 1990 gestartete Weltraumteleskop Hubble verbesserte die Situation dramatisch. Alle 97 Minuten umrundet das Observatorium die Erde in etwa 600 Kilometern Höhe außerhalb der turbulenten Atmosphäre.

Nachteile: Das Projekt ist teuer (einmalige Startkosten 1,5 Milliarden Dollar, jährliche laufende Kosten 250 Millionen Dollar), die Instrumente müssen regelmäßig von Astronauten gewartet werden, und der Spiegeldurchmesser entspricht mit 2,2 Metern einem nach heutigen Standards kleinen Teleskop. Denn gleichzeitig entstanden in den 90er-Jahren des 20. Jahrhunderts erdgebundene Fernrohre der Acht- bis Zehn-Meter-Klasse. Wie aber lässt sich deren volle Leistung bis zur Beugungsgrenze nutzen? Wie das lästige Wabern der Luft ausschalten?