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Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching

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Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching

MPE News

eROSITA-Spiegel sind fertig!

13. November 2013

Nach einer Entwicklungs- und Bauzeit von mehr als sieben Jahren wurde das letzte der insgesamt acht Spiegelmodule für das eROSITA-Röntgenteleskop am Freitag, 8. November 2013, fertiggestellt. Das Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik leitet Entwicklung und Bau des gesamten Teleskops, inklusive seiner Komponenten, im Rahmen einer internationalen Kooperation.

eROSITA wird Teil der Russisch-Deutschen Weltraummission Spektrum-Röntgen-Gamma sein und ab 2016 den gesamten Himmel mit bisher unerreichter Empfindlichkeit kartographieren. Dafür besitzt eROSITA sieben identische Röntgenspiegel, in deren Brennpunkten sieben am MPE entwickelte Röntgenkameras sitzen. Die Integration dieser Spiegelmodule ist nun abgeschlossen und aufwändige Tests zeigen, dass die geplanten Ziele in Bezug auf Sammelfläche und Auflösungsvermögen erreicht werden konnten.

Ein Spiegelmodul von eROSITA (von vorne), das in der PANTER-Testanlage gerade für Qualitätstests mit Röntgenstrahlen vorbereitet wird. Die 54 einzelnen Spiegel sind wie bei einer russischen Matroschka-Puppe ineinander gesteckt, müssen hierbei allerdings mit höchster Präzision justiert werden. Bild vergrößern
Ein Spiegelmodul von eROSITA (von vorne), das in der PANTER-Testanlage gerade für Qualitätstests mit Röntgenstrahlen vorbereitet wird. Die 54 einzelnen Spiegel sind wie bei einer russischen Matroschka-Puppe ineinander gesteckt, müssen hierbei allerdings mit höchster Präzision justiert werden. [weniger]

„Am MPE haben wir langjährige Erfahrung mit Röntgenteleskopen, allerdings stellte uns die relativ geringe Größe der eROSITA-Spiegel vor ganz neue Herausforderungen“, erklärt Peter Predehl, der wissenschaftliche Leiter des eROSITA-Projekts. „Die Überwindung dieser technologischen Probleme war sowohl für uns als auch für unsere Partner eine gigantische Kraftanstrengung und kostete viele schlaflose Nächte. Wir alle sind deshalb nun sehr stolz und glücklich, die Integration der Spiegel mit Erfolg abschließen zu können!“

Da Röntgenstrahlung nur bei sehr flachen Winkeln an Spiegeloberflächen reflektiert werden kann, müssen die Spiegel eines sogenannten Wolter-Teleskops (benannt nach dem Erfinder Hans Wolter) ineinander geschachtelt werden (siehe Abb. 1). Für jedes der 7 eROSITA-Spiegelmodule (sowie einem Ersatzmodul) mussten jeweils 54 solcher Spiegelschalen mit höchster Präzision ineinander gebaut werden. Darüber hinaus musste auch die Spiegeloberfläche jedes einzelnen Spiegels extrem hohen Anforderungen genügen – die Oberflächenrauhigkeit liegt bei 0,3 nm (weniger als ein Millionstel Millimeter).

Spiegelmodul mit montierter Aperturblende (“Baffle”). Auch das Baffle selbst musste mit hoher Präzision gefertigt werden, alle Baffles wurden komplett am MPE entwickelt und gebaut. Außerdem ist auf dieser Aufnahme die Verkabelung der Heizer zu sehen, die den Spiegel auf konstanter Temperatur halten. Bild vergrößern
Spiegelmodul mit montierter Aperturblende (“Baffle”). Auch das Baffle selbst musste mit hoher Präzision gefertigt werden, alle Baffles wurden komplett am MPE entwickelt und gebaut. Außerdem ist auf dieser Aufnahme die Verkabelung der Heizer zu sehen, die den Spiegel auf konstanter Temperatur halten. [weniger]

Die Spiegelschalen werden hierzu aus Nickel gefertigt, wobei die Schalen als Galvanoplastik von einer höchst glatt polierten Negativform (“Mandrel”) abgeformt werden. Anschließend erhalten sie zur Erhöhung der Reflektivität eine Beschichtung aus Gold. Diese Technik wurde bereits erfolgreich für das ESA-Projekt XMM-Newton angewendet, allerdings sind die eROSITA Spiegel deutlich kleiner als die von XMM-Newton. Gerade diese geringe Größe führte – entgegen den Erwartungen – zu großen Schwierigkeiten. Trotzdem konnten die geplanten Ziele hinsichtlich Sammelfläche (je nach Energie ca. 350 cm^2) und Auflösungsvermögen (rund 16 Bogensekunden) erreicht werden.

Die Entwicklung für eROSITA fand in Zusammenarbeit mit einem Industriekonsortium statt, zu dem zu Beginn auch die Firmen Zeiss in Oberkochen und Kayser-Threde in München gehörten. Der Bau der Spiegel wurde dann von der italienischen Firma Media Lario Technologies nördlich von Mailand  bewerkstelligt. eROSITA wird vom Deutschen Forschungszentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Max-Planck-Gesellschaft finanziert.

 
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