Es ist ein regnerischer Maitag, frisches Grün überall, Vögel zwitschern, aber alles ist nass und der Himmel ist grau. Da geht man vom Parkplatz am Effelsberg in der Eifel die 700 Meter hinunter in das Tal. Weil die Vegetation im Mai schon dicht ist, sieht man es nicht sofort, aber dann nach ein paar 100 Metern nach einer Kurve, erblickt man die riesige Schüssel, die das ganze Tal ausfüllt: Das Radioteleskop Effelsberg des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in der Eifel.
100 Meter Durchmesser misst der Reflektor. Der Spiegel, genauer gesagt die geometrische Antennenfläche, beträgt 7850 Quadratmeter. Diese gewaltigen Ausmaße in einem grünen Tal lassen einem schon den Atem stocken. Und sie dokumentieren einem, wozu der Mensch fähig ist. Man muss sich nicht auf Raketen schnallen, um dem Weltall näherzukommen. Es reicht auch, sich eine Antenne zu bauen, und sie in den Himmel zu halten. Man kann das schon mit einem Ofenrohr und einen Metallstab machen, aber die Erbauer des Radioteleskop Effelsberg wollten aber mehr als ein Ofenrohr in den Himmel halten.
Wie der Name schon sagt, empfängt das Radioteleskop Effelsberg keine optischen Signale, sondern Radiowellen aus dem Weltall. Im Rahmen des Spektrums der elektromagnetischen Wellen bilden die Radiowellen die niederfrequenten und langwelligen Bereiche jenseits von Infrarot- Radar- und Mikrowellen.(4)
Als Radioquelle wird in der Radioastronomie ein astronomisches Objekt bezeichnet, das auf der Erde detektierbare Radiowellen aussendet. Die stärksten astronomischen Radioquellen sind Sonnen, Supernovae, Quasare und Radiogalaxien.(3) Selbst die Milchstraße sendet ein diffuses Radio Radiosignal aus. Dabei sind Radiowellen aus dem Weltall sehr, sehr schwach. Deswegen braucht man eine so große Schüssel, um diese leisen Signale aus dem Weltall zu empfangen. Dabei können terrestrische Radiowellen das Signal sehr stören und übertönen. Solche Störungen sind ein großes Problem für die Radioastronomie und damit so ein ähnliches Problem wie die Lichtverschmutzung in der optischen Astronomie. Effelsberg ist so empfindlich, dass die Radiowellen der Zündkerzen eines vorbeifahrenden Autos zu Messstörungen führen können. Darum heißt in der Nähe des Teleskops, Handy aus! In Australien dürfen sogar PKWs mit Zündkerzen nicht in die Nähe von Radioteleskopen.
Himmelskörper wie Sonnen und Pulsare werden als radiolaut bezeichnet, im Gegensatz zu den radioleisen Objekten wie Nebelwolken und weit entfernte Sterne, die fast keine Radiowellen aussenden. Vorteil der Radioastronomie ist, dass Radiowellen weniger von intergalaktischen Staub- und Nebelwolken absorbiert werden: Man kann mit Hilfe von Radiowellen hinter einer Wolke schauen. Ein bestimmter Messwert gibt an, mit welcher Intensität die Radiowellen aus der Richtung eintreffen, auf die das Teleskop gerichtet ist. Ein „Blick“ durch ein Radioteleskop ergibt also noch kein Radiobild, sondern nur einen einzigen Radio-Bildpunkt, d.h. die einzelnen Messwerte müssen hinterher im Rahmen einer nachträglichen Bearbeitung zu einem Radiobild zusammengesetzt werden.
Radiowellen kann man auch am Tage empfangen, so dass man nicht darauf angewiesen ist, in der Nacht Lichtquellen am Himmel zu suchen. Allerdings ist auch Radioastronomie eingeschränkt. So kann es dazu führen, dass schlechtes Wetter es unmöglich macht, Radiowellen aufzuzeichnen. Der Frequenzbereich der Radioastronomie ist u.a. auch durch die Erdatmosphäre eingeschränkt. Unterhalb einer Frequenz von 10 MHz ist sie für Radioquellen undurchlässig, da die Ionosphäre Radiowellen niederer Frequenz reflektiert. Oberhalb von 100 GHz werden Radiowellen durch Wasser und andere in der Luft enthaltenen Moleküle absorbiert, was auch dazu führt, dass höherfrequente Radioquellen nicht richtig aufgenommen werden können, (1) Daher ist der meistgenutzte Frequenzbereich in der Radioastronomie, der von 10 MHz bis 100 Ghz. Das entspricht den Wellenlängen von 30 Metern bis 3 Millimeter. Schlechtes Wetter mit einer hohen Luftfeuchtigkeit kann also dazu führen, dass man das Radioteleskop Effelsberg nicht anwenden kann. Dieser Tag im Mai war so ein regnerischer Tag mit hoher Luftfeuchtigkeit. Und das Radioteleskop war nicht in Betrieb, sondern die Schüssel war gerade in den Himmel gerichtet, um Wartungsarbeiten an den Systemen durchzuführen. (5)
Bei Radioteleskopen unterscheidet man, ob sie beweglich oder starre Antennen haben (starr im Verhältnis zum Erdboden; da sich die Erde dreht, ist so ein Teleskop im Verhältnis zum Weltall natürlich auch beweglich). Effelsberg ist der zweitgrößte bewegliche Radioteleskop nach dem Green Bank Observatorium in West Virginia, USA.(3)
Um die Radiowellen in den Frequenzbereich von 0,5 bis 95 GHz zu empfangen, stehen 23 hochempfindliche Empfänger zur Verfügung: 13 für den Primärfokus, der sich im Brennpunkt der konkaven Schüssel befindet; und 10 für den Sekundärfocus am Boden der Schüsselkrümmung (siehe schematische Darstellung des Spiegels).(2)
In den Empfängerkabinen befinden sich sehr empfindliche Radioempfänger, die die Wellenlängen von einem Meter bis 3,5 Millimeter empfangen können. Damit können sie sehr leise Radiowellen aus dem Weltall verstärken und dabei messbar und sichtbar machen. Im Back End werden die bisher analogen Signale digitalisiert, weiterverarbeitet und gespeichert. Gleichzeitig wird jeden Datenpunkt mit einer genauen Zeitmarke versehen. Für diese Datenverarbeitung steht in Effelsberg ein Serverraum zur Verfügung: Der sogenannte Faraday-Raum. Das ist also ein von äußerer elektromagnetischer Strahlung geschützter Raum. Von hier aus werden die Daten weltweit vernetzt.
