Hightech-Unternehmen arbeiten an bahnbrechender Technologie für Einstein-Teleskop

By Elcke Vels

Es wird das modernste Observatorium für Gravitationswellen in Europa sein: das Einstein-Teleskop (ET). Limburg ist im Rennen um einen möglichen Standort. In der Zwischenzeit fördern die regionalen Entwicklungsgesellschaften und Partner mit LIOF an der Spitze die Entwicklung neuer Technologien für das Teleskop durch ein Programm und ein F&E-Programm für Hightech-Unternehmen. Im Februar wird eine neue Runde mit dem Thema Vakuumtechnologie beginnen. Danach werden drei weitere Runden im Jahr 2024 eröffnet.

Das Einstein-Teleskop wird zur Erkennung und Beobachtung von Gravitationswellen eingesetzt. Diese verursachen Verzerrungen in der Raumzeit, wie sie von Albert Einstein vor etwa einem Jahrhundert vorhergesagt wurden. Um diese Wellen aufzuspüren, ist eine hochempfindliche Ausrüstung erforderlich, mit der Veränderungen im Raum gemessen werden können, die um ein Vielfaches kleiner sind als ein Atom. Die Wissenschaftler wollen die ET auch nutzen, um ein besseres Verständnis der dunklen Materie zu erlangen.

Kurz gesagt: Dank des Teleskops werden wir das Universum besser verstehen. Als möglicher Standort wird derzeit das Dreiländereck der Niederlande, Belgiens und Deutschlands in Betracht gezogen. Diese Region ist aufgrund ihrer Ruhe, des stabilen Bodens und des florierenden Ökosystems aus Wissenseinrichtungen und Hightech-Unternehmen ein idealer Kandidat.

Neben dem idealen Standort ist für den Erfolg des Teleskops noch mehr erforderlich: bedeutende Fortschritte bei neuen Technologien. Um dies zu fördern, wurde ein FuE-Programm für Hightech-Unternehmen eingerichtet. Der Nationale Wachstumsfonds hat dafür im Jahr 2022 12,085 Mio. EUR zur Verfügung gestellt. Das LIOF setzt das Programm im Auftrag des Ministeriums für Bildung, Kultur und Wissenschaft um.

Ein großer Schritt nach vorn

Nach seinen Vorgängern in den USA, Italien und Japan setzt das ET aus technologischer Sicht einen neuen Standard. “Wir können jetzt viel genauer messen”, erklärt Jorg van der Meij. Er arbeitet als Programmmanager für das Einstein-Teleskop beim LIOF. Drei Elemente tragen dazu bei. “Was dieses Teleskop von seinen Vorgängern unterscheidet, ist erstens sein unterirdischer Standort, der die Störungen durch terrestrische Aktivitäten minimiert.

Zweitens bietet das ET sechs Messmöglichkeiten. “Das Teleskop wird zehn Kilometer lange Arme haben, die sich wie ein Dreieck zusammenziehen. An jedem Scheitelpunkt werden sich zwei Laseranlagen befinden. Eine Anlage wird Gravitationswellen bei relativ hohen Frequenzen messen, die andere Wellen bei niedrigeren Frequenzen.

Drittens werden bahnbrechende technologische Sprünge einen neuen Standard setzen. “Es handelt sich um Technologien, die es im Wesentlichen noch nicht gibt. Dafür wurde das neue Programm geschaffen”, sagte Van der Meij. Das Programm ist offen für einzelne Unternehmen und Partnerschaften in fünf Technologiebereichen, die alle für das Teleskop relevant sind.

Vakuumtechnik

Im November endete die erste Runde des Programms, bei der sich Unternehmen für die Entwicklung von Techniken zur vibrationsfreien Kühlung von Teleskopspiegeln bewarben. Als nächstes steht das Thema Vakuumtechnik auf dem Programm. Diese Aufforderung beginnt am 12. Februar.

Van der Meij: “Für die bevorstehende Implementierung von sechs Messinstrumenten benötigen wir etwa 120 Kilometer Vakuumröhren, die 250 Meter unter der Erde liegen. In ihnen rotiert der Laserstrahl. Diese Komponente ist ein wesentlicher Kostenfaktor für das Projekt. Effizienz und Kosteneffizienz sind entscheidend. Die High-Tech-Wirtschaft kann hier von großem Nutzen sein.

Es folgen drei weitere Themen: Schwingungsdämpfung, Optik (Entwicklung von großen Spiegeln und Beschichtungen) und thermische Verformungen (Entwicklung von Technologien zur Behebung von temperaturbedingten Verformungen).

Noch mehr Anwendungen

LIOF hat auch begonnen, andere Anwendungsbereiche zu identifizieren, in denen die neue Technologie nützlich sein könnte. “Denken Sie zum Beispiel an die Luftfahrttechnik oder die Halbleiterindustrie. Vibrationsarme Kühlung wird zum Beispiel auch in der Elektrofliegerei wichtig werden, während diese Technologie im Wesentlichen für das Einstein-Teleskop entwickelt wurde.

Niederlande als Vorreiter

Im Jahr 2025 oder 2026 wird feststehen, wo sich das Teleskop tatsächlich befinden wird. Danach wird u. a. mit dem Bau der Tunnel und der Infrastruktur begonnen. Der Bau des Instruments selbst wird in den späteren Jahren des Bauprozesses erfolgen, wobei mit einer Fertigstellung irgendwann in den 1930er Jahren zu rechnen ist.

Nach Abschluss der ersten Runde kann Van der Meij mit Gewissheit sagen: “Die niederländische Hightech-Industrie schreckt vor großen technologischen Herausforderungen nicht zurück. Wir sind in vielen Bereichen weltweit führend. Die Niederlande haben jetzt die große Chance, sich auch mit ihrem Beitrag zum Einstein-Teleskop zu profilieren, das uns tiefe Einblicke in unser Universum und seine Ursprünge ermöglichen wird. Darüber hinaus kann sich die Hightech-Wirtschaft noch zukunftssicherer machen, wenn es um andere Anwendungen geht.”