Schon 1990 wurde das Weltraum-Teleskop Hubble in eine 600 Kilometer hohe Umlaufbahn um die Erde gestartet. Nach dem Astrophysiker Edwin Hubble benannt, nimmt es mit seinen Instrumenten andere Sterne und Galaxien ohne den störenden Einfluss der Atmosphäre unter die „Lupe“. Die Menschheit verdankt dem Hubble-Teleskop einmalige Bilder aus den Tiefen des Alls – von Objekten, die viele Millionen, teils sogar mehrere Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt sind. Durch die Auswertung der von Weltraumteleskopen zur Erde gesendeten Beobachtungsdaten hat sich heute ein neues Verständnis von Entstehung und Entwicklung des Universums herausgebildet.
Das Fernrohr – auch Teleskop genannt – ist seit vielen Jahrhunderten das wichtigste Beobachtungsinstrument in der Astronomie. Die erste dokumentierte Nutzung dieses auf Lichtbündelung beruhenden optischen Gerätes geht auf Galileo Galilei (1564-1642) zurück. Mit Hilfe seines Fernrohrs entdeckte er Gebirge auf dem Erdmond, die vier hellsten Monde des Jupiters und die zeitweise Sichelgestalt der Venus. Aus ihren Phasen schloss Galilei, dass sich die Venus um die Sonne bewegen muss. Er bestätigte damit auch die Erkenntnis von Nikolaus Kopernikus (1473-1543), dass die Erde um die Sonne kreist.
Strahlengang durch ein astronomisches Fernrohr. Credit: DLR (CC-BY 3.0)
Um Dinge in großer Entfernung besser sehen zu können, werden Fernrohre verwendet. Egal ob auf der Erde oder im Weltraum, sie funktionieren immer nach denselben optischen Prinzipien. Diese lernen die jungen Besucher im DLR_School_Lab kennen und wenden sie beim Nachbau einfacher Fernrohre an. Im einfachsten Fall bestehen sie aus zwei Linsen: dem Objektiv und dem Okular. Das Objektiv hat eine große Brennweite. Dadurch ließe sich mit einer in der Nähe des Objektivbrennpunktes platzierten Mattscheibe ein Bild eines weit ent-fernten Gegenstandes „auffangen“. Anstelle der Mattscheibe befindet sich im Fernrohr jedoch das Okular, welches wie eine Lupe wirkt. So erhält man ein vergrößertes, auf dem Kopf stehendes und seitenvertauschtes Bild. Die Vergrößerung hängt von den jeweiligen Linsenbrennweiten ab. Die des Objektivs muss dabei möglichst groß, die des Okulars dagegen klein sein.
Johannes Kepler (1571-1630) erfuhr von Galileos Anwendung des Fernrohrs für astronomische Beobachtungen. Durch seine intensive Beschäftigung mit der Optik beförderte er die Weiterentwicklung dieses Gerätes und wurde ein begeisterter Nutzer von Fernrohren. Durch exakte Beobachtungen gelang es Kepler, die nach ihm benannten drei berühmten und heute noch gültigen Gesetze der Planetenbewegungen zu formulieren. Mit ihnen lieferte er einen entscheidenden Beitrag zur Akzeptanz des heliozentrischen Weltbildes in der damaligen Zeit.
Johannes Kepler und das heliozentrische Weltbild. Credit: First Street Confidentia