Die Herausforderung        

Eine der größten Herausforderungen in der Radioastronomie besteht darin, die exakten physikalischen Parameter der gesamten Empfangsapparatur in Bezug auf deren Eigenschaften und Größen, von der Antenne über die Vorverstärker und Verbindungskabel bis zum eigentlichen Empfänger mit seinen Konvertern und Filtern sowie der Auswerteelektronik in Werten/Zahlen zu erfassen und  somit äußerst präzise zu kennen. Erst dadurch kann später das gesuchte kosmische Signal aus dem gesamten Rausch-Signalgemisch der Empfangsanlage herausgefiltert, isoliert und sichtbar gemacht werden.

 

Die Intensität des thermischen Rauschens der kosmischen Radiostrahlung nimmt im Bereich des sogenannten Radiofensters der Erdatmosphäre von etwa 30 MHz hin zu höheren Frequenzen ( <10 GHz) stetig ab. Das Rauschen ist jedoch stark genug um mit relativ einfachen Mitteln, wie es beispielsweise umgebaute kommerzielle Radio- oder Fernsehempfänger sind nachgewiesen werden zu können. Dabei ist meist sogar eine quantitative Darstellung der Änderung der Strahlungsintensität über die Hemisphäre im Bereich des Milchstraßenbandes möglich.  

 

Für die wissenschaftliche Arbeit auf diesen Bändern sind einige Frequenzen weltweit für die Radioastronomieforschung geschützt und dadurch frei von terrestrischen Aussendungen wie zum Beispiel Nachrichtendienste, Radio- und Fernsehsender, Radar oder andere wissenschaftliche Radioquellen. Als Beispiele seien die Frequenzbereiche um 150 MHz, 408 MHz, 603 MHz und 1420 MHz genannt.  

 

Die Datenplots, die in der Regel aus diesen einfachen Empfangsversuchen entstehen sind in Bezug auf Schönheit, Attraktivität und Aussagekraft für Laien meilenweit von den wunderschönen Farbbildern der Amateurastronomem im lichtoptischen Bereich entfernt. Die Ergebnisse aus radioastronomischen Amateurversuchen sind nicht wirklich dazu geeignet um allgemeinen Eindruck bei Mitmenschen zu erwecken.

 

Das lässt sich natürlich mit etwas technischem Aufwand ändern. Dazu betrachtet man das räumliche Auflösungsvermögen der Empfangsanlage genauer. Physikalische Grundlagen der Funkempfangstechnik lehren, dass es einen linearen Zusammenhang zwischen räumlicher Auflösung des Systems und der verwendeten Antennenfläche (Apertur) gibt. Eine einfache Fernsehantenne für den Frequenzbereich um 400 MHz hat ein maximales räumliches Auflösungsvermögen von vielleicht 40° horizontal und 60° vertikal. Damit wird kosmische Strahlung aus fast einem Zehntel der von der Erdoberfläche sichtbaren Himmelssphäre erfasst. Objekte die eine wesentlich kleinere Ausdehnung als die so genannte Antennenkeule, die Hauptempfangsrichtung einer Antenne, haben und gleichzeitig eine geringe Intensität besitzen gehen im Gesamtrauschen des aus dem 40° x 60° großen Himmelsareal empfangen Rauschens einfach unter. Diese Problematik hatten auch die ersten Radioastronomen Mitte des vergangenen Jahrhunderts schnell erkannt.  

 

Größere und leistungsfähigere Antennenanlagen mussten her. Antennengruppen aus vier oder acht Langyagis, dreh- und schwenkbar auf einem Mast montiert, führen nicht nur zu einer besseren räumlichen Auflösung sondern geben der Empfangsanlage auch einbeeindruckendes Äußeres. Noch mächtiger erscheinen große Parabolspiegel, die beweglich auf einem Masten montiert sind. 

 

Derartige Apparaturen stellen aber auch sehr große Anforderungen an den Konstrukteur in Bezug auf die Betriebssicherheit, die Genauigkeit der Ausrichtung und die Wiederholbarkeit der Positionseinstellungen für die gesamte Antennenanlage. Sind diese Forderungen präzise genug in der Antennenmechanik umgesetzt lassen sich damit radioastronomische Objekte bis herunter zu wenigen Grad Ausdehnung am Himmel gut erfassen und darstellen.  

 

 Kombiniert man eine solche Antennenanlage für den Frequenzbereich zwischen 150 MHz und 600 MHz mit einer Parabolantenne von 3 bis 4 Metern Durchmesser für den Bereich um 1420 MHz und einem gewöhnlichen Satellitenspiegel für 10 GHz besteht die Möglichkeit mit Amateurmitteln den gesamten Spektralbereich der klassischen Radioastronomie abzudecken. Eine derartige Versuchsempfangsanlage ähnelt dem Equipment, dass von den wissenschaftlichen Pionieren in der Anfangszeit der Radioastronomie eingesetzt wurde. Damals hatte man gerade erst angefangen mit einfachen Apparaturen die kosmische Radiostrahlung in ihren Grundzügen zu verstehen.

 


 

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