100 meter radio telescoop Effelsberg

Geschreven door
Beoordeel dit item
(10 stemmen)
Effelsberg radio telescoop Effelsberg radio telescoop

Radio astronomie kwam in Duitsland, in vergelijking met de meeste andere Europese landen, pas laat tot bloei wegens de opgelegde restricties na de Tweede Wereldoorlog. En alhoewel onderzoek hierna, eind jaren '40, nog verboden was bleek achteraf dat men in en om de steden Kiel en Tübingen reeds begonnen was met de bouw van de eerste radio-observatoria.

Pas midden jaren '50, toen de restricties volledig werden opgegeven in West-Duitsland, begon een harde kern geleerden met de steun van de lokale overheid van de regio Nordrhein-Westfalen met de bouw van de eerste echte Duitse radio-telescoop: de 25-meter volledig draaibare schotel van de universiteit van Bonn (bovenop de Stockert berg). Vanzelfsprekend mocht ook het nog bezette Oost-Duitsland niet achterblijven en zo werd enkele jaren later de 36-meter 'transit-dish' gebouwd door het Heinrich-Hertz instituut (nabij Berlin-Adlershof). Een in '62 gepubliceerd rapport geschreven door de Deutsche Fortschungsgemeinschaft, genaamd 'Denkschrift zur lage der astronomie', suggereerde dat Duitsland de leiding moest nemen in het Europese onderzoek in de radio-astronomie en dat hierbij uitgekeken moest worden naar een nog groter en veelzijdiger instrument. Ondertussen was men volop begonnen met de bouw van de Berlijnse muur en zag professor dokter Otto Hachenberg, de toenmalige directeur van de 36-meter Adlershof radio-telescoop, de kans om te verhuizen naar de universiteit van Bonn alwaar hij het sterrenkundig departement versterkte en naderhand gevoelig uitbreidde.

Dankzij de ervaring opgedaan met het ontwerpen en bouwen van de 36 meter Adlershof 'transit-dish' radio-telescoop begon professor Dr. Hachenberg plannen te maken voor een 80-meter radio-telescoop. Ondersteund door z'n goede vriend ingenieur Ben Hooghoudt die naast een uitgebreide praktijkervaring ook heel wat nauwe contacten onderhield met de Duitse staalindustrie. En die uiteindelijk ook met de eerste plannen kwamen opdraven.

De 25-meter Stockert radio-schotel was reeds een verbetering op de 7,5-meter Wörzberg 'reuze' radio-schotel. Die opereerde op de 11 cm golflengte, wat de basis was voor al de latere ontwerpen. Doch moest deze nieuwste generatie nog beter worden. En liefst zelfs waarnemingen kunnen verrichten rond de hogere 1 cm golflengte. Een noodzaak in de steeds populairder wordende radio-astronomie.

100 meter radio telescoop Effelsberg

De symmetrische structuur van de nog grotere 36 meter Adlershof radio-schotel was dan ook de basis waarvan professor Dr. Hachenberg vertrok. De ondersteunende structuur van de radio-schotel zou geplaatst worden op betonnen voetstukken die ontworpen en getest werden bij het vermaarde Gresse Kranbau bedrijf in Dessau. Daar viel al snel op dat de gravitationele druk op de symmetrische structuur van het onderstel nauwkeurig berekend kon worden. Uiteindelijk hielpen de bedrijven Krupp en MAN mee met het verder ontwerpen van de ondersteunende structuur. Waarbij vooral het ontwerpteam van Krupp, onder leiding van E. Geldmacher, het doorslaggevende ontwerp leverde. Bestaande uit een flexibele stalen constructie in plaats van een stijve vaste opstelling maar waarbij de parabolische eigenschappen van de radio-schotel behouden zouden blijven. En waardoor men de mogelijkheid zag om de plannen van een 80-meter radio-schotel uit te breiden met een bijkomende tien meter. Ondertussen bleek de overheid van Nordrhein-Westfalen ook gewonnen voor het idee en dankzij de onvoorwaardelijke steun en inzet van Dr. Leo Brandt, de staatssecretaris van Dusseldorf, kwam het project in een stroomversnelling terecht. Waardoor professors E. Becker, W. Priester en O. Hachenberg het finale concept eind '64 hadden uitgewerkt en overmaakten aan de Volkswagenstiftung die zouden instaan voor de nodige fondsen.

Tegelijkertijd werkte Dr. Sebastian von Hoerner, die werkzaam was in Green Bank (USA), een theoretische benadering uit voor het gebruik van grote flexibele structuren met een nauwkeurigheid tegenwoordig beter bekend als de term homologie. Hij stelde dan ook voor om eerder een, op zijn gebaseerde berekeningen, 160-meter 'low frequency' radio-telescoop te bouwen. Later werd hij gast-professor bij de universiteit van Tübingen en werd hij daarna de directeur van het net opgestarte Max-Planck instituut voor radio-astronomie (MPIfR) in Tübingen. Beide projecten, zijnde de bouw van de nieuwe radio-telescoop als de nieuwe afdeling in het Max-Planck instituut, werden financieel ondersteund door de Volkswagenstiftung. Doch voor de algemene werkingskosten diende men nog op zoek te gaan naar bijkomende sponsoren. Dit kwam er in de vorm van de overheid die echter als eis had om het Max-Planck instituut voor radio-astronomie (MPIfR) over te brengen van Tübingen naar Bonn. Wat als gevolg had dat Sebastian von Hoerner zich met z'n 160-meter project terugtrok en men koos voor een 100 meter radio-schotel.

Effelsberg

Ondertussen rezen er twijfels over de bouw van een 100 meter radiotelescoop met een flexibele structuur omdat de toenmalige ontwerpen, zoals van de bekende Jodrell Bank mark I en Parkes radio-telescopen op een klassieke 'stijve' structuur, reeds hun kunnen hadden bewezen. Zeker ook omdat de radioschotel een oppervlak van 1 mm RMS of beter moest hebben. Waardoor E. Geldmacher opnieuw aan het werk ging en enkele bijkomende verbeteringen op het ontwerp aanbracht. Zo verplaatste hij de twee structurele punten waarop de radioschotel kwam te liggen alsook de focus cabine. Dit zorgde ervoor dat de berekeningen vlotter en sneller verliepen. En een revolutie betekende in de bouw van de volgende generatie radio-telescopen.

Het finale aspect in het ontwerp was het gebruik van de toenmalige gloednieuwe IBM software (FRAN) voor het naberekenen van de gegevens. Echter door de complexiteit en omvang van deze 100-meter radio-telescoop konden de berekeningen alleen worden gedaan voor bepaalde delen en niet voor de telescoop in z'n geheel wegens de beperkte rekenkracht van de computers.

De zoektocht naar een geschikte locatie begon in '66 en het werd al snel duidelijk dat deze radiotelescoop best niet op een heuvel of berg werd geplaatst zoals de 25-m op de Stockert die af en toe te lijden had van door mensen veroorzaakte interferentie. Een vallei bleek dan de logische optie en al snel kwam men uit in Bad Munstereifel nabij Effelsberg. Bijkomend voordeel van deze locatie was dat deze gelegen was nabij Nordrhein-Westfalen waardoor de stad Düsseldorf deze ter beschikking kon stellen van het Max-Planck instituut voor radio-astronomie (MPIfr). Daar het land verpacht was aan enkele boeren duurde het juridische getouwtrek echter vele jaren.

De constructie van deze reusachtige radio-telescoop zorgde voor een bijzonder complexe werkstructuur bestaande uit een resem bedrijven, dochterbedrijven en tijdelijke venootschappen. Waardoor alles werd samengevoed in één overkoepeld bestuursorgaan genaamd ARGE star. Met Krupp als hoofdverantwoordelijke voor de staalproductie en verwerking en MAN voor de bouw en de algemene coördinatie. Het eerste onderdeel was de fundering die pas aangelegd kon worden nadat men de kleine Rotbach rivier had omgeleid. Wat niet alleen technisch een bijkomende werklast was maar ook juridisch omdat deze de natuurlijke grens was tussen de twee deelstaten Nordrhein-Westfalen en Rheinland-Pflaz. Uiteindelijk werd een gebied ter grootte van zo'n 15,4 hectare voorbereid voor de bouw van de radio-telescoop.

Het ontwerp van deze 100-meter radio-telescoop was in vele opzichten uniek en bevatte diverse nieuwe onderdelen. Zo bestond de kantelende structuur uit een geometrische octahedron, een polyhedron met acht zijden. Die werd opgehangen aan twee zijden van de A-frame draagstructuur. Die op zijn beurt werd aangedreven door een azimutale opstelling bestaande uit zestien motoren met 32 wielen. En waarvan elk wiel zo'n 100 ton aan draaglast aan kan.

Effelsberg

De fundamenten van deze radiotelescoop bestaan uit een betonen ring ondersteund door diverse pilaren. Op deze ring staat de 64 meter azimutale opstelling met in het midden de piramide-vormige 'Köningszapfen' structuur. Dit centrale gedeelte dient ter positionering van de opstelling. Onder deze 'Köningszapfen' bevinden zich diverse technische ruimtes waarin ook alle speciaal afgeschermde elektrische kabels in zijn ondergebracht om interferentie te voorkomen.

Bij de constructie van de radio-telescoop had men ook een 130-meter hoge kraan nodig. De werkzaamheden met de gigantische kraan werden uitgevoerd door het ervaren bedrijf MAN. Naast de kraan werd een tijdelijke werkplaats gebouwd die zowel de complexe onderdelen van de radioschotel samenstelde als de buizenconstructie die het geheel zou dragen. De algemene draagconstructie van de radiotelescoop werd door Krupp vervaardigd en per onderdeel naar de site overgebracht waar deze werd samengevoegd. Zo werd tegen begin '69 de A-frame gerealiseerd. Tegen eind '70 bleek het grootste gedeelte van de immense structuur af, en was er op de totale lengte slechts een afwijking van zo'n 0,5 cm te bespeuren. Een nooit geziene nauwkeurigheid voor deze tijd !

In feite verdienen heel wat belangrijke onderdelen de nodige aandacht. Zo is de in diverse segmenten samengestelde rail, die bovenop de betonnen ring gemonteerd is en de gehele radio-telescoop draagt, bijna een perfecte cirkel. De horizontale afwijking van de radio-schotel bedraagt slechts 0,2 mm en de honinggraad panelen, die de radioschotel ondersteunen hebben onderling eveneens een afwijking van maximaal 0,2 mm. Overigens een onderdeel geleverd van het Nederlandse Aviolanda bedrijf. En zo kunnen we nog even door gaan...

De uiterst nauwkeurige elektronische aansturing van deze radio-telescoop is ontworpen door het AEG Telefunken bedrijf. Zo zullen steeds de helft van de zestien azimutale motoren de richting bijsturen terwijl de andere helft het geheel afremt om zo een stabiele en nauwkeurige beweging te garanderen. Ook de twee hoogte motoren werken volgens hetzelfde principe. De software, die de beide bewegingen controleert, is ontworpen door het Stockert bedrijf en heeft een nauwkeurigheid van minder dan tien boogseconden. De gebruikte computer is een ARGUS 500. Het geheel onderging de eerste praktijkgerichte test op 23 april '71 op een golflengte van 11 cm. De officiële opening, met het waarnemen van een radio-bron op 408 Mhz, was op 12 mei '71.

Het duurde echter een eind voordat de gehele radio-telescoop optimaal presteerde. Zo had de radio-telescoop te kampen met oscillaties door het gebruik van de zware motoren en bleek dit invloed uit te oefenen op het langdurig volgen van objecten. Uiteindelijk, na het oplossen van de vele kleine kinderziektes, bleek de radio-telescoop zelfs beter te functioneren dan de optimale theoretische voorspellingen. De eerste wetenschappelijke verhandelingen die werden verkregen door gebruik te maken van deze radiotelescoop werden gepubliceerd eind '72. De gebruikte gegevens van de 408 Mhz observaties werden uiteindelijk verwerkt in één van de eerste 'all-sky' onderzoeken.

Uiteindelijk heeft deze 100 meter radio-telescoop, overigens nog steeds de grootste in z'n soort op het Europese vasteland, geleid tot duizenden wetenschappelijke onderzoeken verspreid over twee generaties radio-astronomen. Een toonbeeld van wetenschap en techniek, dat nog steeds op geregelde tijdstippen verder verfijnd en uitgebreid wordt, en een blijvend toonbeeld is van wat een handvol gedreven radio-astronomen hebben kunnen realiseren met wat geluk, kunde en passie voor het wonderbaarlijke heelal.

Patrick Jaecques

Voorzitter van de Astro Event Group vzw (AEG).
Eindredacteur van het magazine Guidestar.

Dit gebeurde vandaag in 1982

Het gebeurde toen

Na meer dan zes jaar onderzoek wordt de succesvolle Europese Cos-B ruimtemissie stopgezet. Cos-B was de eerste satelliet van de European Space Research Organisation (ESRO) om bronnen van gammastraling in het heelal waar te nemen. Aan de hand van data afkomstig van deze satelliet werd de 2CG Catalogue opgesteld met daarin onder andere 25 bronnen van gammastraling en een kaart van de Melkweg. Foto: ESA

Geplande evenementen

Geen geplande evenementen

NGC 3628

NGC 3628

NGC 3628 is het derde lid van de zogeheten 'Leo Triplet'. Dit is een bekende groep van drie sterrenstelsels die in de lente vaak worden waargenomen door deep-sky waarnemers. Dit…

Steun Spacepage

Deze website wordt aan onze bezoekers blijvend gratis aangeboden maar om de hoge kosten om de site online te houden te drukken moeten we wel het nodige budget kunnen verzamelen. Ook jij kunt uw bijdrage leveren door ons te ondersteunen met uw donatie zodat we u blijvend kunnen voorzien van het laatste nieuws en artikelen boordevol informatie.

90%

Sociale netwerken