WM-Keck-Observatorium


Das WM Keck Observatory ist ein astronomisches Observatorium mit zwei Teleskopen auf einer Höhe von 4.145 Metern (13.600 Fuß) nahe dem Gipfel des Mauna Kea im US- Bundesstaat Hawaii . Beide Teleskope haben Primärspiegel mit einer Öffnung von 10 m (33 Fuß) und waren nach ihrer Fertigstellung 1993 (Keck 1) und 1996 (Keck 2) die größten astronomischen Teleskope der Welt. Sie sind derzeit die 3. und 4. größte.

Mit einem Konzept, das erstmals 1977 vorgeschlagen wurde, hatten Teleskopkonstrukteure an der University of California, Berkeley (Terry Mast) und dem Lawrence Berkeley Laboratory ( Jerry Nelson ) die Technologie entwickelt, die zum Bau eines großen, bodengestützten Teleskops erforderlich war. [1] Mit einem Entwurf in der Hand begann die Suche nach der Finanzierung. 1985 Howard B. Keck von der WM Keck Foundationstellte 70 Millionen Dollar für die Finanzierung des Baus des Keck-I-Teleskops zur Verfügung, das im September 1985 begann, wobei das erste Licht am 24. November 1990 unter Verwendung von neun der schließlich 36 Segmente auftrat. Nachdem der Bau des ersten Teleskops weit fortgeschritten war, ermöglichten weitere Spenden den Bau eines zweiten Teleskops ab 1991. Das Keck I-Teleskop begann im Mai 1993 mit wissenschaftlichen Beobachtungen, während das erste Licht für Keck II am 23. Oktober 1996 auftrat.

Der entscheidende Fortschritt, der den Bau der Keck-Teleskope ermöglichte, war die Verwendung aktiver Optiken , um kleinere Spiegelsegmente als einen einzigen, zusammenhängenden Spiegel zu betreiben. Ein Spiegel ähnlicher Größe, der aus einem einzigen Stück Glas gegossen wurde, konnte nicht starr genug gemacht werden, um seine Form genau zu halten; es würde unter seinem eigenen Gewicht mikroskopisch durchhängen, wenn es in verschiedene Positionen gedreht wird, was zu Aberrationen im optischen Weg führt. Bei den Keck-Teleskopen besteht jeder Hauptspiegel aus 36 sechseckigen Segmenten, die als Einheit zusammenarbeiten. Jedes Segment ist 1,8 Meter breit, 7,5 Zentimeter dick und wiegt eine halbe Tonne. [2] Die Spiegel wurden von der deutschen Firma Schott AG aus Zerodur -Glaskeramik hergestellt . [3]Am Teleskop wird jedes Segment durch ein System aktiver Optik stabil gehalten , das extrem starre Stützstrukturen in Kombination mit drei Aktuatoren unter jedem Segment verwendet. Während der Beobachtung passt das computergesteuerte System aus Sensoren und Aktuatoren die Position jedes Segments relativ zu seinen Nachbarn dynamisch an, wobei eine Oberflächenformgenauigkeit von vier Nanometern beibehalten wird . Während sich das Teleskop bewegt, wirkt diese Anpassung zweimal pro Sekunde den Auswirkungen der Schwerkraft und anderen Umwelt- und Struktureffekten entgegen, die die Spiegelform beeinflussen können.

Jedes Keck-Teleskop sitzt auf einer azimutalen Montierung . Die meisten aktuellen Teleskope der 8–10-m-Klasse verwenden Altazimut-Designs aufgrund ihrer geringeren strukturellen Anforderungen im Vergleich zu älteren äquatorialen Designs . Die azimutale Montierung bietet die größte Festigkeit und Steifigkeit mit der geringsten Menge an Stahl, was für das Keck-Observatorium etwa 270 Tonnen pro Teleskop ausmacht, was das Gesamtgewicht jedes Teleskops auf mehr als 300 Tonnen bringt. Zwei vorgeschlagene Designs für die 30- und 40-m-Teleskope der nächsten Generation verwenden dieselbe grundlegende Technologie, die am Keck-Observatorium entwickelt wurde: ein hexagonales Spiegelarray, gekoppelt mit einer azimutalen Halterung.

Jedes der beiden Teleskope hat einen Hauptspiegel von 10 Metern (32,8 Fuß oder 394 Zoll), etwas kleiner als das Gran Telescopio Canarias . Allerdings wird das gesamte Licht, das von den Keck-Primärspiegeln (75,76 m 2 ) gesammelt wird, zum Sekundärspiegel und zu den Instrumenten geleitet, im Vergleich zum Hauptspiegel von GTC, der eine effektive Lichtsammelfläche von 73,4 m 2 oder 2,36 m 2 ( 25,4 Quadratfuß) weniger als jeder der Keck-Hauptspiegel. Aufgrund dieses grundlegenden Konstruktionsunterschieds bleiben die Keck-Teleskope wohl die größten lenkbaren optischen/Infrarot-Teleskope der Erde.

Die Teleskope sind mit einer Reihe von Kameras und Spektrometern ausgestattet , die Beobachtungen über einen Großteil des sichtbaren und nahen Infrarotspektrums ermöglichen.


Das Keck-II-Teleskop mit dem segmentierten Hauptspiegel
Spiegel des Keck-Observatoriums
Nahaufnahme des Keck-Observatoriums
Spektroskopische Fähigkeiten der Instrumente des Keck-Observatoriums ab Ende 2019. Instrumentenmodi erscheinen als farbkodierte Kästchen mit spektraler Auflösung (Auflösungsvermögen) und Wellenlängenabdeckung. Nicht-spektroskopische (dh nur bildgebende) Instrumente sind nicht gezeigt.
Links : Der Gipfel des Mauna Kea gilt als einer der weltweit wichtigsten Orte für astronomische Beobachtungen. Die Zwillings-Keck-Teleskope gehören zu den größten optischen/Nahinfrarot-Instrumenten, die derzeit weltweit eingesetzt werden.
Mitte : Der Nachthimmel und der Laser des Keck-Observatoriums für adaptive Optik. Rechts : WM-Keck-Observatorium bei Sonnenuntergang
Größenvergleich von Hauptspiegeln