Lineartechnik Wie Kugelgewindetriebe das Tor zu den Sternen öffnen

Innerhalb der Cherenkov-Teleskope auf La Palma fokussieren fast tausend Spiegel die entferntesten Aktivitäten am Firmament. Angetrieben werden sie von Kugelgewindetrieben der Eichenberger Gewinde AG.

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Pro Teleskop sind 947 Aluminiumspiegel-Segmente auf Trägerplatten montiert und ergeben 247 m² Spiegelfläche. Jede der fast tausend 50 × 50 cm großen Spiegelplatten wird auf zwei Seiten von einem schnellen und strapazierfähigen Kugelgewindetrieb Typ Carry 12 x 2 mm angetrieben.
Pro Teleskop sind 947 Aluminiumspiegel-Segmente auf Trägerplatten montiert und ergeben 247 m² Spiegelfläche. Jede der fast tausend 50 × 50 cm großen Spiegelplatten wird auf zwei Seiten von einem schnellen und strapazierfähigen Kugelgewindetrieb Typ Carry 12 x 2 mm angetrieben.
(Bild: ©Raul H - stock.adobe.com)

Weltweit gibt es vier große Cherenkov-Teleskope der neuesten Generation: Australien, Namibia, La Palma und USA. Die unterschiedlichen Positionierungen der Teleskope auf der Nord- und Südhalbkugel erlauben den Forschern, beide Hälften des Himmels optimal zu beobachten. Die auf La Palma stehenden Cherenkov-Teleskope sind die beiden größten Luft-Teleskope der Welt. Sie heißen Magic I und II. Innerhalb weniger Sekunden fokussieren fast tausend Spiegel entfernteste Aktivitäten am Firmament. Jede einzelne Spiegelplatte richtet sich dafür auf einen vorjustierten Laserpunkt aus. Ihre Leistungsfähigkeit verdanken die Teleskope den robusten, kaltgerollten Kugelgewindetrieben Typ Carry, die von der Schweizer Eichenberger Gewinde AG stammen. Sie bilden das Herzstück in jeder der kleinen Antriebseinheiten seitlich der Spiegel.

Wenn die Teilchen, Gammaphotonen genannt, teils nach Milliarden von Jahren langer Reise durch den Kosmos die Erde erreichen, können die Wissenschaftler auf ihren Entstehungsort und die Entstehungsumstände rückschließen.

Auf dem Roque de los Muchachos liegen nahezu ideale Bedingungen für astronomische Beobachtungen und Forschung vor. Wolken, die der Passatwind aus dem Nordosten bringt, bleiben an der Nordostflanke des Berges hängen, wo es oft regnet. Die Teleskope dagegen stehen im Nordwesten, hoch über dem Ozean. Die trockene und fast partikelfreie Luftschicht auf 2.400 m Höhe sowie die geringe Lichtverschmutzung auf La Palma tun ihr Übriges und ermöglichen sehr gute Bilder über installierte Kameras und Teleskope.

Teilchenschauer mit Magic-Teleskopen einfangen

Die Astronomen können ihre Beobachtungsobjekte nicht direkt sehen, sondern nur die hochenergetische Gammastrahlung, die in ihrer Nähe entsteht. Deren Partikel, sogenannte Gammaquanten, bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit auf gerader Linie durchs Universum. Und das ist es, was so fasziniert: Wenn die Teilchen, Gammaphotonen genannt, teils nach Milliarden von Jahren langer Reise durch den Kosmos die Erde erreichen, können die Wissenschaftler auf ihren Entstehungsort und die Entstehungsumstände rückschließen. Forscher erhoffen sich dabei auch Hinweise auf mögliche Abweichungen von Einsteins Relativitätstheorie.

Die Photonen prallen in circa 8 km Höhe auf die Erdatmosphäre und beginnen dort mit den Molekülen der Luft in Wechselwirkung zu treten – glücklicherweise, denn Gammastrahlen sind energiereich und würden uns Menschen umbringen. So aber entsteht eine Kettenreaktion mit atemberaubenden Folgen: ein ungefährlicher Teilchenschauer. Diese Teilchen fangen die Wissenschaftler mit den Magic-Teleskopen ein. Weil die Photonen sehr schnell sind, entstehen blaue Blitze. Dieses Licht nennt man Cherenkov-Licht. Die Teleskope sind nach dem sowjetischen Physiker Pawel Cherenkov, der das Licht in den Dreißigern des vorigen Jahrhunderts entdeckt hatte, benannt worden.

Teleskope blitzschnell ausrichten dank leistungsstarker Antriebstechnik

Der Schweizer Kugelgewindetrieb Typ Carry ist sehr leistungsfähig (Wirkungsgrad > 0,9), funktionssicher und robust. Trotz widriger Wetterbedingungen und starker Temperaturunterschiede erfüllt das kaltgerollte Antriebselement zuverlässig seinen Auftrag im Cherenkov-Teleskop.
Der Schweizer Kugelgewindetrieb Typ Carry ist sehr leistungsfähig (Wirkungsgrad > 0,9), funktionssicher und robust. Trotz widriger Wetterbedingungen und starker Temperaturunterschiede erfüllt das kaltgerollte Antriebselement zuverlässig seinen Auftrag im Cherenkov-Teleskop.
(Bild: Eichenberger)

Auf La Palma wird also die Lufthülle der Erde zu einem gigantischen Teilchen-Detektor umfunktioniert. Innerhalb weniger Sekunden können zwei Teleskope auf jeden beliebigen Punkt am Firmament fokussiert werden. Dass sich die Teleskope so schnell auf die Quelle des Gammablitzes ausrichten können, verdanken sie ihren leistungsstarken Antriebslösungen. Pro Teleskop sind 947 Aluminiumspiegel-Segmente auf Trägerplatten montiert und ergeben 247 m² Spiegelfläche. Jede der fast tausend 50 × 50 cm großen Spiegelplatten wird auf zwei Seiten von einem schnellen und strapazierfähigen Kugelgewindetrieb Typ Carry 12 x 2 mm angetrieben. Enorm präzise und schnell richten diese kaltgerollten Antriebselemente die einzelnen Spiegel auf einen vorjustierten Laserpunkt aus.

Rund 4.000 Gewindetriebe im Einsatz

Die elektrisch aktivierten Kugelgewindetriebe Carry setzen die Drehbewegung der Motoren in eine Linearbewegung um. Eichenberger gewährleistet für die rund 4.000 verschleißfreien Produkte mit hohem Wirkungsgrad > 0,9 über einen langen Lebenszyklus hinweg eine hohe Wertbeständigkeit. Eine platzsparende Bauweise, hohe Steigungswinkel und ein geringes Gewicht ermöglichen kleine Motoren. Die Gleiteigenschaften der kaltgerollten Kugelgewindetriebe sorgen für minimalen Abrieb und bieten wenig Angriffsfläche für Verschmutzung. Ein geräuscharmes Abrollen der Kugeln wird dadurch möglich.

Wie das Gewinderollen funktioniert

Beim Gewinderollen werden die Längsfasern des Materials, anders als beim Schleifen, Fräsen oder Drehen, nicht zerschnitten, sondern umgelenkt. Es entsteht eine komprimierte, glatt rollierte, belastbare Oberfläche, die für eine lange Lebensdauer der Spindel sorgt. Vorteile bringen auch die Rauheitswerte um Rz 1.0 auf den Gewindeflanken und im Grundradius sowie eine verminderte Kerbempfindlichkeit.

Gammablitze sind für das menschliche Auge unsichtbar. Sie von der Erde aus anzupeilen, ist eine schwierige Aufgabe. Sie können jederzeit irgendwo am Himmel aufleuchten und rasch wieder verschwinden. Deswegen setzt man bei den Magic-Teleskopen auf ein vollautomatisches System, um Satellitensignale verarbeiten zu können. Tatsächlich ist die Teleskop-Konstruktion riesig. Mit jeweils 17 m Durchmesser sind es die weltweit größten Teleskopspiegel überhaupt und trotzdem sind es zugleich die schnellsten. Jedes der beiden 70 t schweren Instrumente lässt sich in weniger als 20 Sekunden in jede beliebige Position drehen.

Rätselhafte Dunkle Materie besser verstehen lernen

Ziel der Teleskope ist es, den bisher unbeobachtbaren Energiebereich der elektromagnetischen Strahlung zwischen 30 und 300 GeV (Masseinheit für Energie: 1 GeV enspricht in etwa 1,6 10-10 Joule) zu entschlüsseln. Beobachtungsobjekte sind u. a. aktive galaktische Kerne, Supernovaüberreste, Neutronensterne und Schwarze Löcher. Darüber hinaus können die Messungen dazu beitragen, die mysteriösen Gammastrahlungsausbrüche und die rätselhafte Dunkle Materie besser zu verstehen.

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