(Bildnachweis: ELT: ESO / Imagen ALMA: Clem & Adri Bacri-Normier (wingsforscience.com) / Montaje: David Fernández – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO))
Astronomie hat eine glänzende Zukunft.
Mit der aktuellen Generation optischer Großteleskope lässt sich das Universum bis in die Zeit des Urknalls zurückverfolgen. Es besteht die Hoffnung, dass die Rätsel der dunklen Materie und der dunklen Energie gelöst werden können. Tausende von Exoplaneten wurden entdeckt, und die Astronomen stehen möglicherweise kurz vor dem ersten Nachweis von Leben außerhalb der Erde.
Doch die Beobachtungen im kosmischen Grenzbereich betreffen extrem schwache Ziele, und die Astronomen sind immer hungrig nach mehr Licht. Um immer weiter in unbekannte Bereiche des Universums blicken zu können, wird die nächste Generation von Riesenteleskopen am Boden und in der Umlaufbahn jeweils Milliarden von Dollar kosten. Dieses Preisschild führt zu einer Kollision zwischen wissenschaftlichen Ambitionen und finanziellen Realitäten.
Inhaltsübersicht
Die Kosten von Big Glass
Für den größten Teil der Geschichte der Astronomie bis 1980 gab es eine ungefähre Skalierung der Teleskopkosten mit dem Spiegeldurchmesser, wobei die Kosten gleich dem Durchmesser des Teleskops multipliziert mit der Potenz 2,8 waren. Das bedeutete, dass die Kosten bei einer Verdoppelung der Größe um den Faktor sieben und bei einer Verdreifachung der Größe um den Faktor zweiundzwanzig stiegen. Viele bezweifelten, dass ein Teleskop, das größer als das Palomar 5-Meter-Teleskop war, jemals gebaut werden würde.
In den letzten vier Jahrzehnten sind die Kosten für Teleskope jedoch in geringerem Maße mit der Größe gestiegen, wodurch die frühere Kostenkurve durchbrochen wurde. Die Innovationen, die zu dieser Veränderung führten, waren dünnere und leichtere Spiegel, die Praxis, eine große Sammelfläche aus einem Mosaik kleinerer Spiegel zu machen, die Verwendung schneller Optiken, um kompaktere Teleskopkonstruktionen zu ermöglichen, und die Verkleinerung von Teleskopgehäusen. Dank dieser Innovationen wurden zwischen 1993 und 2006 sechzehn Teleskope mit Durchmessern zwischen 6 und 12 Metern gebaut.
Die Suche nach gigantischen Teleskopen
Die nächste Generation von extrem großen Teleskopen wird die 100-fache Lichtsammelleistung und die 10-fache Bildqualität des Hubble-Weltraumteleskops haben. Allerdings stoßen sie auf ernsthafte Finanzierungsprobleme. Es gibt zwei Projekte unter amerikanischer Leitung mit internationalen Partnern. Das Dreißig-Meter-Teleskop-Projekt (TMT) verwendet ein Design mit 492 Spiegelsegmenten. Es stößt auf den Widerstand der hawaiianischen Ureinwohner gegen den Bau eines weiteren großen Teleskops auf dem Mauna Kea, der für sie eine heilige Stätte ist. Ein anderes Projekt, das Giant Magellan Telescope (GMT), kombiniert sieben 8,4-Meter-Spiegel zu einer effektiven Öffnung von 25 Metern.
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Das TMT-Projekt ist ins Stocken geraten, da es über einen Weg zum Baubeginn auf Hawaii verhandelt. Das GMT und ein anderes großes Teleskop, das in Chile gebaut wird, das Rubin-Observatorium, stehen vor ausufernden Kosten. Schuld daran sind die Pandemie, die Inflation und Probleme in der Lieferkette. TMT und GMT werden jeweils etwa 3 Milliarden Dollar kosten. Beide haben philanthropische Unterstützung, sind aber auch auf Bundesmittel angewiesen. Eine Zeit lang unterstützte die National Science Foundation (NSF) beide Projekte. Vor kurzem hat das National Science Board jedoch eine Obergrenze von 1,6 Milliarden Dollar für die staatliche Unterstützung von Großteleskopen festgelegt und der NSF eine Frist bis Mai gesetzt, um zu entscheiden, welches Projekt sie unterstützen soll. Ein Großteleskop wird dabei auf der Strecke bleiben.
Die Europäer sind derweil gut drauf. Das Extremely Large Telescope (ELT) ist ein drittes gigantisches Teleskop, das derzeit in Chile gebaut wird. Für das ELT gibt es keine finanziellen Hürden, da es von der Europäischen Südsternwarte gebaut wird, die durch einen zwischenstaatlichen Vertrag finanziert wird. Mit einem Durchmesser von 39 Metern ist das ELT das größte der drei Teleskope und wird als erstes im Jahr 2028 fertiggestellt werden.
Das Teleskop, das die Astronomie gefressen hat
Weltraumteleskope kosten tausendmal mehr pro Kilogramm als bodengebundene Teleskope, aber sie sind ihren hohen Preis wert. Diese Teleskope profitieren von der völligen Dunkelheit im Weltraum, und viele Strahlungsarten, die diese Teleskope beobachten können, wie Gammastrahlen, ultraviolettes Licht und Infrarotstrahlung, können die Erdatmosphäre nicht durchdringen, um bodengestützte Teleskope zu erreichen.
Ein solches Instrument, das Hubble-Weltraumteleskop, hat insgesamt 16 Milliarden Dollar gekostet, seit der US-Kongress 1977 seine Mission genehmigt hat. Ein anderes, das James-Webb-Teleskop der NASA, sah sich mit Verzögerungen und technischen Herausforderungen konfrontiert, so dass sein Budget auf 5 Mrd. $ aufgebläht wurde. Der hohe Preis hat ihm den Spitznamen „das Teleskop, das die Astronomie gefressen hat“ eingebracht – und das war im Jahr 2010. Bis zu seinem Start im Jahr 2021 hat sich der Preis auf 10 Milliarden Dollar verdoppelt.
Die NASA hat weitere spannende Missionen in der Pipeline. Das römische Weltraumteleskop mit einem 2,4-Meter-Spiegel, aber dem hundertfachen Sichtfeld von Hubble, wird wahrscheinlich mehr als 3 Milliarden Dollar kosten, und das Habitable Worlds Observatory, das die Atmosphären erdähnlicher Planeten nach biologischen Spuren „erschnüffeln“ soll, wird mit etwa 11 Milliarden Dollar zu Buche schlagen.
Diese Weltraumteleskop-Missionen nehmen einen großen Teil des NASA-Budgets in Anspruch, das seit zwanzig Jahren rückläufig ist. Genau wie bei den Haushaltsobergrenzen der NSF bleibt bei großen Investitionsprojekten weniger Geld für andere Forschungsbereiche übrig. Aber der private Sektor könnte die Rettung sein. Mit dem Starship von SpaceX könnte ein 6,5-Meter-Spiegel in einem Stück gestartet werden, wodurch die komplizierten und teuren Klappspiegel des JSWT vermieden würden. Dieselben Innovationen, die bei bodengestützten Teleskopen eingesetzt werden, könnten die Kosten für Teleskope im Weltraum senken.
Angesichts der Kosten für die Beobachtung des fernen Universums und die Rückführung von Gesteinsbrocken von einem nahen Planeten werden die Astronomen und Planetenforscher mit einem Schlag auf die Erde zurückgebracht. Es scheint zwar ein goldenes Zeitalter für die Astronomie zu sein, aber der Glanz wird durch die Kosten für all das Gold und die harten Kompromisse, die in einer Zeit der Sparmaßnahmen gemacht werden müssen, getrübt.
