Einsturz des Arecibo-Radioteleskops im Video

Das bisher drittgrößte Radioteleskop der Welt in Arecibo ist ja am 1. Dezember 2020 ungeplant eingestürzt. Die Beobachtungsplattform (immerhin 900 Tonnen schwer) ist auf die Schüssel gefallen und es gab schwere Schäden an der gesamten Konstruktion. Die sichere Demontage erübrigt sich also. Hier einige Infos.

Kurzer Abriss

Nur ein ganz kurzer Abriss: Das Arecibo-Radioteleskop war das weltweit zweitgrößte Observatorium dieser Art (in China steht inzwischen eine 500 Meter Schüssel) und stand in Puerto Rico. Betrieben wurde es von einer US-Uni und der National Science Foundation (NSF).

(Arecibo-Radioteleskop, Quelle: Mariordo (Mario Roberto Durán Ortiz) CC BY-SA 4.0)

Im August 2020 riss ein Hilfsseil (Stabilisierungsseil) und im November 2020, bevor Reparaturen erfolgen konnten, brach auch eine Haupt-Halteseil. Ingenieursgutachten kamen zum Schluss, dass das Risiko zur Reparatur der Anlage für die Reparaturmannschaft zu hoch sei. Es wurde eine geplante Stilllegung mit Abriss empfohlen. Diese Arbeiten sollten 'bald' beginnen.

Dies hat sich nun erledigt, denn die verbleibenden Halte- und Stabilisierungsseile konnten die 900 Tonnen schwere Gondel mit den Instrumenten zur Beobachtung der Radiosignale nicht mehr halten und versagten am 1. Dezember 2020 um ca. 8:00 Uhr Ortszeit. Die Gondel stürzte in die Tiefe und beschädigte die Empfangsschüssel. Die Seile zerschlugen zudem die Pylone sowie weitere Anlagenteile.

Jetzt sind Videos aufgetaucht, die den Moment des Einsturzes zeigen. Das Video und Hintergrundinformationen sind im Beitrag Video des Einsturzes des Arecibo-Radioteleskops drüben im 50+ Blog abrufbar.

Technische Hintergründe

Weil es von Dekre im Kommentar angesprochen wurde, ergänze ich mal einige technische Informationen, die im 50+-Blog nicht zu finden sind.

Alles unter Vorbehalt, da es gut 43 Jahre her ist, dass ich mich mit so etwas im Ingenieurstudium herumschlagen/berechnen musste – wobei Tragseile dort nicht vorkamen. Und das 100 Meter Radioteleskop in Effelsberg (Eifel), was ich zur praktischen Anschauung damals besuchen durfte, ist beweglich, hat also keine Tragseile, sondern ein 'Stabwerk'.

Die Gutachten der Ingenieure

Die Gutachten bzw. Statements der Gutachter aus diversen Ingenieurfirmen sind in dem Artikel der NSF abrufbar. Ich habe mir diese nicht im Details durchgelesen (manche PDFs umfassen über 40 Seiten), sondern nur einiges überflogen.

Die Struktur der Tragkonstruktion

Rein zum Verständnis: Es gibt bei der Struktur die ursprünglichen Tragseile zum Aufhängen der Beobachtungsplattform (gut 48 Jahre alt). Vor gut 27 Jahren wurden zusätzliche Hilfsseile (in meinen Beiträgen als Stabilisierungsseile bezeichnet) montiert. Diese sollten die Tragseile entlasten, da sich die Belastung der Tragkonstruktion durch die Montage des 'Gregoran Doms' – auf obigem Foto gut zu erkennen – auf der Beobachtungsplattform wegen des höheren Gewichts erhöht hat.

Bruch des Hilfsseils eigentlich unkritisch

Der Bruch des Hilfsseils hätte nicht wirklich einen Einfluss auf die Stabilität der Konstruktion haben dürfen, da entsprechende Sicherheiten eingeplant waren. Es gibt wohl auch ein mathematisches Modell, welches die Zugbelastung bestimmt. Das wurde auch genutzt, um zu ermitteln, was sich bei verschiedenen Szenarien für Reduzierung der Spannung auf den Seilen an Laständerungen ergibt.

Die Kuppel absenken, ging ja nicht, vielmehr hat man erwogen, die Seile an den Pylonen zu entspannen. Das ermöglicht die Reduzierung der Spannung auf den Seilen um n %. In den Gutachten ist aber auch herauszulesen, dass die Stabilität und Belastbarkeit der Tragkonstruktion nicht bekannt war. Daher gab es eine große Unbekannte.

Empfehlung der Gutachter: Abreißen

Die Gutachter der Ingenieurteams kamen zum Schluss, dass die Stabilität der Tragkonstruktion nicht beurteilt werden könne – spätestens nach dem Bruch eines Hauptkabels gab es ein unkalkulierbares Risiko beim Betreten der Konstruktion.

Die Empfehlung der Gutachter war, das Observatorium abzureißen. Die Betreiber hatten lediglich den Plan, so viele Instrumente als möglich beim geplanten Abriss zu bergen und für neue Missionen zu nutzen. Die Planungen zum Abriss waren angelaufen bzw. die Demontage hätte bald erfolgen können.

Wird das nicht gewartet und gepflegt?

Zum 'regelmäßig warten und pflegen', was von Dekre unten aufgeworfen wurde: So ein 'Seilchen' tauscht man nicht einfach so mal aus. Das sind Spezialanfertigungen, die hergestellt und dann durch Spezialisten ausgetauscht werden müssen. Nicht zu vergessen: Das Observatorium steht in Mittelamerika, irgendwo 'im Urwald', wo der Schlosser nebenan nicht unbedingt die Fähigkeiten hat, in 300 Meter Höhe herumzuturnen und über 3 Zoll dicke Stahlseile mit vielen hundert Metern Länge auszutauschen.

Die Tragseile wurden schon inspiziert – zuletzt wohl mit Drohnen. Es waren bei einigen Seilen zwar gerissene Fasern erkennbar. Aber bei einer Sichtinspektion lässt sich nicht in das Innere des Seils blicken.

Da die Seile mit mehreren Lastfaktoren Sicherheit berechnet wurden, hat man die bisher als 'sicher' eingestuft. Problem ist aber die See- und Tropenluft, die möglicherweise zu Korrosion im Inneren der Stahlseile führte. Und es gab wohl auch Erdbeben sowie Hurricane, die Lastspitzen erzeugen.

Wenn dann weitere Fasern des Seils reißen, wird sich die berechnete Sicherheit reduzieren, bis die Belastungsfähigkeit der Restfasern erreicht ist. Da kann dann bereits der Temperaturgang von der Nacht zum Tage mit den einhergehenden Änderung der Spannung zum Versagen führen.

Das führte am Ende des Tages dazu, dass die Konstruktion nicht mehr stabil war – obwohl rechnerisch nichts hätte passieren dürfen. Die Ingenieur-Kollegen, die die Gutachten erstellten, haben das wohl auch in ihrer Risikoabschätzung berücksichtigt und die Demontage empfohlen, da ein Austausch der Haltekabel als unkalkulierbares Risiko für die Reparaturmannschaft eingestuft wurde. Aber für eine abschließende Beurteilung fehlen mir die Fachkenntnisse.

Entwicklung geht in eine andere Richtung

Generell ist es so, dass die Anlage früher oder später wohl stillgelegt hätte werden müssen. Diese wurde Anfang der 60er Jahre konstruiert, viele Teile sind nach 57 Jahren einfach am Ende ihrer Lebensdauer angelangt. Ob ein Austausch der Tragekonstruktion möglich und wirtschaftlich gewesen wäre, kann ich nicht beurteilen.

Meines Wissens geht die aktuelle Entwicklung aber von solchen Großteleskopen, die eine feste Schüssel und einen leicht schwenkbaren Beobachtungsdom für die Instrumente haben, weg. Denn damit lässt sich immer nur ein geringer Himmelsausschnitte im Zenit durchmustern.

Inzwischen ist die Technik soweit, dass man mehrere kleine Radioteleskope zu einem Array zusammen schalten kann. Aktuell ist das Square-Kilometere-Array mit dieser Technik in Planung. Und es ist das LOFAR-Radiotelekop in Planung, was aus 50 Einzelteleskopen an europäischen Standorten bestehen soll.