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{{Infobox Teleskop
| Boden = Ja
| Name = William-E.-Gordon-Teleskop
| Bild = The Arecibo Observatory's main reflector and platform.jpg
| Bildtext = Die Reflektorschale und Instrumentenplattform des William-E.-Gordon-Teleskops vor seiner Zerstörung
| Typ = Radioteleskop
| Standort = ca. 15 km südlich von [[Arecibo]] ([[Puerto Rico]])
| Höhe = {{nowrap|497 m (Mittelpunkt des Spiegels)}}<br />232 – 280 m (Spiegel selbst)
| Wellenlänge = 3 cm – 1 m (300 MHz – 10 GHz)
| Apertur = 305 m
| Bauzeit = 1960 – 1963
| Inbetriebnahme = 1. November 1963
| Breitengrad = 18/20/39/N
| Längengrad = 66/45/10/W
| Region = PR
| Besonderheit = • bis 2016 das größte Einzelteleskop der Erde<br />• 11. August 2020 zerstört

}}

Das '''Arecibo-Observatorium''' war ein 15 Kilometer südlich der Hafenstadt [[Arecibo]] in [[Puerto Rico]] gelegenes astronomisches Observatorium mit diversen Teleskopen. Seine bekannteste Einrichtung war das 1963 in Betrieb genommene und 2020 kollabierte '''William-E.-Gordon-Teleskop''', ein [[Radioteleskop]], das mit einem Hauptspiegel von 305 Metern Durchmesser lange Zeit das größte Einzelteleskop der Erde war. Zu den weiteren Instrumenten des Arecibo-Observatoriums gehörten optische Instrumente zur Atmosphärenforschung, ein [[LIDAR]], ein kleineres Radioteleskop und ein 30 Kilometer entfernt errichteter [[Ionosphärenheizer]].

2022 wurde beschlossen, kein Nachfolgeinstrument zum eingestürzten Radioteleskop zu bauen; auch die anderen Instrumente wurden daraufhin bis 2023 abgebaut.

== Geschichte ==
Die Idee zur Ionosphärenforschung mit einem großen vertikalen Radar und den Willen zur Umsetzung hatte [[William E. Gordon]]. Konstruiert und von Sommer 1960 bis November 1963 gebaut wurde das Observatorium für neun Millionen Dollar aus Mitteln der [[DARPA|ARPA]]. Die Einrichtung hieß zunächst ''Arecibo Ionospheric Observatory'' (AIO) und war dem [[Verteidigungsministerium (Vereinigte Staaten)|US-Verteidigungsministerium]] unterstellt. Im Oktober 1969 wurde sie der [[National Science Foundation]] (NSF) überantwortet und im September 1971 in ''National Astronomy and Ionosphere Center'' (NAIC) umbenannt. Für neun Millionen Dollar wurde das Teleskop von 1972 bis 1974 für die Astronomen tauglich gemacht und von 1992 bis 1998 für 25 Millionen Dollar noch einmal wesentlich verbessert.

Im Auftrag der NSF gemanagt wurde das NAIC von 1969 bis 2011 von der [[Cornell University]]. 2006 kündigte die NSF die schrittweise Reduzierung ihres Anteils an der Betriebskostenfinanzierung an, so dass für 2011 die Stilllegung drohte.<ref>{{Literatur |Autor=Thorsten Dambeck |Titel=Arecibo-Teleskop: USA machen All-Abhörgerät taubstumm |Sammelwerk=[[Der Spiegel]] |Datum=2006-11-21 |ISSN=0038-7452 |Online=https://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/arecibo-teleskop-usa-machen-all-abhoergeraet-taubstumm-a-449614.html }}</ref> 2011 wurde eine fünfjährige Kooperation mit [[SRI International]] vereinbart, die die Finanzierung für diesen Zeitraum absicherte.<ref>NSF: [https://www.nsf.gov/pubs/2016/nsf16005/nsf16005.jsp ''Dear Colleague Letter: Concepts for Future Operation of the Arecibo Observatory'']. Oktober 2015.</ref> Nach deren Ablauf war die NSF erneut auf der Suche nach Finanzierungspartnern, um den Betrieb des Observatoriums aufrechtzuerhalten, speziell nach dem millionenschweren Schaden durch [[Hurrikan Maria]] im Jahr 2017.<ref>Sarah Kaplan: [https://www.washingtonpost.com/news/speaking-of-science/wp/2017/11/16/hurricane-battered-arecibo-telescope-will-keep-studying-the-skies/ ''Hurricane-battered Arecibo telescope will keep studying the skies'']. Washington Post, 16. November 2017.</ref> 2018 ging das Management an ein Konsortium von Universitäten unter der Führung der [[University of Central Florida]] über. Damit verbunden war eine stetig steigende finanzielle Beteiligung der Universitäten, die sie zuvor im Rahmen der Studentenausbildung geleistet hatten, während der Anteil der NSF bis Oktober 2022 schrittweise auf zwei Millionen Dollar sinken sollte.<ref>Daniel Clery, Adrian Cho: [https://www.science.org/content/article/iconic-arecibo-radio-telescope-saved-university-consortium ''Iconic Arecibo radio telescope saved by university consortium'']. Science 2018, [[doi:10.1126/science.aat4027]].</ref>

Am Observatorium, das rund um die Uhr in Betrieb war, waren vor dem Einsturz des Arecibo-Teleskops etwa 140 Menschen beschäftigt.
Ein unabhängiges Gremium verteilte nach wissenschaftlichen Kriterien Beobachtungszeit an jährlich rund 200 [[Astronom]]en in aller Welt, die diese meist aus der Ferne wahrnehmen konnten. Das Besucherzentrum des Observatoriums zählte rund 100.000 Besucher pro Jahr.

Dem chinesischen [[FAST (Radioteleskop)|FAST]] ähnlicher Bauart ist mit einem 500 Meter messenden, adaptiven Hauptspiegel ein größerer Teil des Himmels zugänglich. Zur weit überlegenen Konkurrenz<ref>J. S. Deneva et al.: ''Pulsar surveys present and future: The Arecibo pulsar-ALFA survey and projected SKA survey''. Proc. 363. WE-Heraeus Seminar on: Neutron Stars and Pulsars, Bad Honnef, Mai 2006, {{arXiv|astro-ph/0701181}}.</ref> würde das [[Square Kilometre Array]] zählen. Sowohl FAST wie auch das Square Kilometre Array haben jedoch keinen Sender und sind daher nicht für Radarastronomie tauglich.

=== Schäden und Kollaps des Radioteleskops im Jahr 2020 ===
[[Datei:Arecibo observatory damage map.svg|mini|hochkant=1.4|Schadensbild vor dem endgültigen Kabelriss]]
Am 10. August 2020 riss in der Nacht um 2:45 Uhr Ortszeit (6:45 [[Koordinierte Weltzeit|UTC]]) eines der acht Zentimeter dicken Stahlseile am Tower T4 (dem Südost-Turm des Radioteleskops {{Coordinate|NS=18.3424|EW=-66.7498|type=building|dim=5|region=PR|text=ICON0|name=Tower T4}}), welche als Hilfsseile die Höhe der Empfängerplattform stabilisiert hatten, aus seiner Endhülse.<ref>{{Internetquelle |autor=Morgan McFall-Johnson |url=https://www.businessinsider.nl/broken-cable-tears-100-foot-hole-in-arecibo-observatory-2020-8/ |titel=A broken cable smashed a hole 100 feet wide in the Arecibo Observatory, which searches for aliens and tracks dangerous asteroids |werk=businessinsider.nl |datum=2020-08-12 |sprache=en |abruf=2020-08-16 |kommentar=Auf dem Foto hier ist das vergossene Ende des Spiralseiles zu sehen.}}</ref> Es beschädigte den [[Gregory-Teleskop|Gregory-Dome]]<ref>Daniel Clery: ''Arecibo radio telescope goes dark after snapped cable shreds dish.'' Science, 12. August 2020, [[doi:10.1126/science.abe3033]].</ref> und hinterließ im Hauptspiegel ein 30 Meter langes Loch. Der Betrieb des Teleskops wurde vorläufig eingestellt.<ref>{{Internetquelle |autor=Zenaida Gonzalez Kotala |url=https://www.ucf.edu/news/broken-cable-damages-arecibo-observatory/ |titel=Broken Cable Damages Arecibo Observatory {{!}} UCF Today |werk=[[University of Central Florida|ucf.edu]] |hrsg=[[University of Central Florida]] |datum=2020-08-11 |sprache=en-US |abruf=2020-08-12}}</ref><ref>{{Heise online |Autor=Martin Holland |ID=4868387 |Titel=Arecibo-Observatorium durch gerissenes Drahtseil stark beschädigt |Datum=2020-08-12 |Abruf=2020-08-13}}</ref>

Eines der tragenden Hauptseile am Tower T4, an denen die Empfangseinheit aufgehängt gewesen war, riss am 6. November und verursachte weitere Beschädigungen an der Anlage.<ref>{{Internetquelle |autor=Nadja Podbregar |url=https://www.scinexx.de/news/kosmos/zweiter-kabelbruch-am-arecibo-radioteleskop/ |titel=Zweiter Kabelbruch am Arecibo-Radioteleskop |werk=scinexx.de |datum=2020-11-10 |abruf=2020-11-10}}</ref><ref>{{Heise online |Autor=Martin Holland |ID=4959305 |Titel=Arecibo-Observatorium: Völliger Einsturz befürchtet |Datum=2020-11-10 |Abruf=2020-11-13}}</ref> Dieses Seil war von Anfang an, also 57 Jahre in Betrieb gewesen. Da es bei nur 60 % seiner theoretischen Maximalbelastung bei ruhigem Wetter brach, wurde auch für die anderen Seile eine reduzierte Belastbarkeit angenommen und bei der Planung der Reparatur berücksichtigt.<ref name="nsf20201124">{{Internetquelle |url=https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=301674 |titel=NSF begins planning for decommissioning of Arecibo Observatory’s 305-meter telescope due to safety concerns |titelerg=News Release 20-010 |werk=nsf.gov |hrsg=[[National Science Foundation]] |datum=2020-11-24 |sprache=en |offline=0 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20210722004552/https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=301674 |archiv-datum=2021-07-22 |abruf=2020-12-23}}</ref> Mit einem weiteren kaskadierenden Seilbruch und Absturz der Instrumentenplattform wurde gerechnet.

Nach einer Schadensanalyse am 19. November stufte die National Science Foundation das Risiko einer Reparatur als zu hoch ein und entschied sich für den Abriss des Observatoriums.<ref name=":0">{{Internetquelle |autor=Mark Zastrow |url=https://astronomy.com/news/2020/11/famed-arecibo-radio-telescope-to-be-decommissioned-after-cable-failures |titel=Famed Arecibo radio telescope to be decommissioned after cable failures |werk=astronomy.com |hrsg=Astronomy |datum=2020-11-19 |sprache=en |abruf=2020-11-19}}</ref><ref name="heiseonline_01">{{Heise online |Autor=Martin Holland |ID=4966218 |Titel=Nicht zu reparieren: Arecibo-Teleskop wird außer Dienst genommen |Datum=2020-11-20 |Abruf=2020-11-21}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.faz.net/aktuell/wissen/weltraum/einsturzgefahr-riesiges-arecibo-radioteleskop-wird-demontiert-17061348.html |titel=Einsturzgefahr – Riesiges Radioteleskop in Puerto Rico wird demontiert |werk=[[faz.net]] |hrsg=[[Frankfurter Allgemeine Zeitung]] |datum=2020-11-19 |offline=0 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20210202044441/https://www.faz.net/aktuell/wissen/weltraum/einsturzgefahr-riesiges-arecibo-radioteleskop-wird-demontiert-17061348.html |archiv-datum=2021-02-02 |abruf=2021-07-25}}</ref> Dieses jähe Ende eines jahrzehntelangen wissenschaftlich-produktiven Betriebes wurde von der Fachwelt mit Bestürzung aufgenommen.<ref>{{Literatur |Autor=Alexandra Witze |Titel=Legendary Arecibo telescope will close forever — scientists are reeling |Sammelwerk=Nature Communications |Datum=2020-11-19 |Sprache=en |DOI=10.1038/d41586-020-03270-9}}</ref><ref name="science.abg5640">Daniel Clery: [https://www.sciencemag.org/news/2021/01/how-famed-arecibo-telescope-fell-and-how-it-might-rise-again ''How the famed Arecibo telescope fell—and how it might rise again.''] Science, 14. Januar 2021, [[doi:10.1126/science.abg5640]].</ref>
Am 24. November wurden weitere Aderbrüche an den Seilen des Tower T4 festgestellt.<ref name="nsf20201124" />
{{Mehrere Bilder
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| Kopfzeile = Videos des Kollapses
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| Bild1 = Collapse of Arecibo Radio Telescope 01.webm
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}}
Um 7:53:50 Uhr (11:53 UTC) des 1. Dezember führte das fast gleichzeitige Versagen zweier weiterer Seile des Turms T4 zum Absturz der Instrumentenplattform. Wenige Sekunden darauf riss auch das letzte verbliebene Seil.<ref>{{Internetquelle |autor=ORF at/Agenturen red |url=https://orf.at/stories/3191996/ |titel=Berühmtes Radioteleskop Arecibo in Puerto Rico eingestürzt |datum=2020-12-01 |abruf=2020-12-01}}</ref> Die 900 Tonnen schwere Instrumentenplattform stürzte 137 Meter tief auf den Reflektor, wobei erhebliche Teile des Spiegels zerstört wurden. Die drei Stahlbetonpfeiler brachen am oberen Segment, weitere Gebäude wurden beschädigt.<ref>{{Internetquelle |autor=Nadia Drake |url=https://www.nationalgeographic.com/science/2020/12/arecibo-radio-telescope-in-puerto-rico-collapses/#/arecibo-1229890686.jpg |titel=Iconic radio telescope suffers catastrophic collapse |werk=nationalgeographic.com |hrsg=[[National Geographic]] |datum=2020-12-01 |sprache=en |offline=0 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20210625213313/https://www.nationalgeographic.com/science/article/arecibo-radio-telescope-in-puerto-rico-collapses |archiv-datum=2021-06-25 |abruf=2020-12-01}}</ref> Nachdem gefährdete Gebäude nach dem zweiten Kabelbruch bereits evakuiert und gesperrt worden waren, kamen keine Personen zu Schaden.<ref>{{Heise online|Autor=Martin Holland |ID=4976381 |Titel=Instrumentenplattform abgestürzt: Das Arecibo-Teleskop ist zerstört |Abruf=2020-12-02 |Datum=2020-12-01}}</ref><ref>{{Heise online |Autor=Martin Holland |ID=4979717 |Titel=Arecibo-Teleskop: Zwei Videos zeigen Einsturz |Abruf=2020-12-06 |Datum=2020-12-03}}</ref><ref>{{YouTube|id=b3AASKr_iHc|titel=Arecibo Observatory - drone and ground view during the collapse & pre-collapse historical footage|m=4|time=2|upload=2020-12-03|kommentar=Zusammenbrechen des Instrumentenplattform und historische Aufnahmen von der Plattform und Teleskop}}</ref><ref>{{Internetquelle |autor=Alexandra Witze |url=https://www.nature.com/articles/d41586-020-03421-y |titel=Gut-wrenching footage documents Arecibo telescope’s collapse |titelerg=Instrument platform crashed into the telescope’s dish, irrevocably ending the facility’s role in astronomy. |werk=nature.com |datum=2020-12-02 |sprache=en |abruf=2020-12-03 |kommentar=Bild- und Videomaterial zur Zerstörung des Teleskopspiegels und Instrumentenplattform}}</ref><ref>{{YouTube|id=59WQIRvezzI|titel=Analyzing Video Footage Of Collapse of Massive Arecibo Telescope|m=12|time=56|upload=2020-12-04|sprache=en}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.bbc.com/news/world-us-canada-55147973 |titel=Puerto Rico: Iconic Arecibo Observatory telescope collapses |hrsg=BBC News |datum=2020-12-01 |sprache=en |abruf=2020-12-02}}</ref> Die Gründe für Versagen mehrerer tragender Stahlseile waren eine übersehene Zinkkorrosion und die mangelhafte Wartung.<ref>{{Internetquelle |url=https://futurezone.at/digital-life/arecibo-teleskop-eingestuerzt-ursache-bericht-zink-kriechen-radiowellen-strahlung-sender-goldeneye/402968971 |titel=Deshalb ist das legendäre Arecibo-Teleskop eingestürzt |hrsg=futurezone.at |datum=2024-10-29 |sprache=de |abruf=2024-11-12}}</ref>

=== The Next Generation Arecibo Telescope ===
Das kollabierte Teleskop sollte zunächst einen Nachfolger bekommen. Ein vorläufiger Entwurf mit dem Namen Next Generation Arecibo Telescope (NGAT) beruht auf einem beweglichen Array von vielen kleinen Teleskopen in einem Phased Array, die insgesamt eine größere Sammelfläche als das alte Teleskop haben, eine größere Empfindlichkeit, weitere Frequenzbänder und die 500-fache Sichtfeldgröße aufweisen. Das Teleskop sollte außerdem weitaus stärkere Radarpulse in höheren Frequenzen abstrahlen können und damit die Radarastronomie entscheidend weiterbringen.<ref>{{Internetquelle |url=https://www.naic.edu/ao/ngat |titel=NGAT: Landing Page {{!}} The Arecibo Observatory |abruf=2021-12-29}}</ref>

Im Oktober 2022 verkündete die National Science Foundation das Ende des Observatoriums: Das NGAT wird nicht gebaut, auch der Forschungsbetrieb an den anderen Instrumenten wird eingestellt, die meisten davon abgebaut. Damit folge man Empfehlungen aus der Wissenschaft. Die Arbeitsverträge der letzten 90 Mitarbeiter liefen zum 14. August 2023 aus.<ref>Claudia López Lloreda: ''As famed Arecibo Observatory shuts down, its scientists face an uncertain future.'' Science, 2023, [[doi:10.1126/science.adj7234]].</ref> Das Besucherzentrum soll für ein Bildungsprojekt genutzt werden, {{lang|en|''Arecibo Center for STEM Education and Research''}} (ACSER).<ref>{{Internetquelle |url=https://new.nsf.gov/news/nsf-announces-over-5m-funding-create-new-stem |titel=NSF News: NSF announces over $5M in funding to create new STEM education and research center at the Arecibo Observatory site |werk=new.nsf.gov |hrsg=[[National Science Foundation]] (NSF) |datum=2023-09-25 |sprache=en-US |abruf=2023-10-03}}</ref>

== Beschreibung des Radioteleskops ==
Das Radioteleskop hatte einen unbeweglichen Hauptspiegel von 305 Metern Durchmesser aus justierbaren Facetten. Mit Instrumenten, die beweglich an einer darüberhängenden Plattform montiert waren, konnte ein Bereich von knapp 20 Grad um den [[Zenit]] herum beobachtet werden. Geplant wurde das Observatorium zur Erforschung der [[Ionosphäre]]. Dazu war das Teleskop von Anfang an mit Sendern ausgestattet, deren [[Radiowellen]] von der Ionosphäre zurückgestreut werden. Später wurde mit stärkeren Sendern auch [[Radarastronomie]] betrieben. Im passiven Betrieb wurde Strahlung ferner [[Radioquelle]]n empfangen. Mit der großen Reflektorfläche und nach mehrfacher Aufrüstung eignete sich das Teleskop besonders für die [[Durchmusterung]], das Aufspüren schwacher, schmalbandiger oder intermittierender Quellen, wie [[HI-Gebiet]]e<ref>Amelie Saintonge et al.: ''The Arecibo Legacy Fast ALFA Survey: V. HI Source Catalog of the Anti-Virgo Region at dec=27 degrees''. Astronomical Journal 135, 2008, [[doi:10.1088/0004-6256/135/2/588]], {{arXiv|0711.0545}}.</ref> bzw. [[Pulsar]]e,<ref>J. M. Cordes et al.: ''Arecibo Pulsar Survey Using ALFA. I. Survey Strategy and First Discoveries''. Astrophys. J. 637, 2006, [[doi:10.1086/498335]], {{arXiv|astro-ph/0509732}}.</ref> auch im Verbund mit anderen Radioteleskopen ([[VLBI]]).<ref>Jessica L. Rosenberg, Stephen E. Schneider: ''The Arecibo Dual-Beam Survey: Arecibo and VLA Observations''. Astrophys. J. Suppl. 130, 2000, [[doi:10.1086/317347]], {{arXiv|astro-ph/0004205}}.</ref>

=== Hauptspiegel ===
Für den Standort des Radioteleskops wählte man eine natürliche [[Doline]], die man in die benötigte [[Kugelsegment|Kugelkalottenform]] ausarbeitete. Die Doline wird über den [[Karst|verkarsteten]] Untergrund in den [[Tanamá River]] entwässert.<ref>{{Internetquelle |autor=[[National Science Foundation]] |url=https://www.nsf.gov/mps/ast/env_impact_reviews/arecibo/eis/FEIS.pdf |titel=Environmental Impact Statement for the Arecibo Observatory Arecibo, Puerto Rico |werk=nsf.gov |hrsg=[[National Science Foundation]] |datum=2017-07-27 |seiten=3-26 (94 in PDF-Zählung) |format=PDF; 13,9 MB |sprache=en |abruf=2020-12-06}}</ref> In der Doline wurde ein Gitter aus [[Drahtseil]]en gespannt, das, wenn man es in die horizontale Ebene projiziert, orthogonal war. Dem Gitter lag bis 1971 als Hauptspiegel lediglich ein Drahtnetz mit einer Maschenweite von {{Bruch|2}} Zoll auf. Dieses erwies sich als zu wellig, um bei den Empfangsfrequenzen von damals 318, 430 und 611 MHz [[Beugungsbegrenzung|beugungsbegrenzte Auflösung]] zu erreichen, und zu weitmaschig für höhere Frequenzen. Während der ersten Aufrüstung des Teleskops wurde dieses Drahtnetz durch 38.778 individuell justierbare, gelochte Aluminiumpaneele ersetzt. Die Abweichungen der Oberfläche von der angestrebten sphärischen Form betrugen damit nur 2 mm ([[Quadratisches Mittel|RMS]]), was den nutzbaren Frequenzbereich auf 10 GHz erweiterte. Während der zweiten Aufrüstung wurde um den Hauptspiegel ein feinmaschiger Zaun als Abschirmung gegen thermische Umgebungsstrahlung errichtet.

[[Datei:Arecibo Observatory Aerial.jpg|mini|hochkant=1.6|Die seilgetragene Plattform (oben) mit drehbarem Azimut-Arm (Mitte) und unten daran verschiebbaren Speiseantennen: links der Gregory-Dom, rechts die 430-MHz-Feed-Line (2006)]]

=== Instrumentenplattform ===
Bei Variation der Blickrichtung bewegt sich der primäre Fokus auf einer Kugelschale mit halbem Radius ([[Brennweite]] für [[Paraxiale Optik|paraxiale Strahlen]]). Entsprechend müssen die Instrumente bewegt werden, mit einer Präzision im Millimeterbereich. Als Basis hing an starren Drahtseilen ein dreieckiges [[Fachwerk]]. Je sechs Seile führten zu drei Stahlbetonpfeilern außerhalb des Hauptspiegels, die ihrerseits mit je sieben Seilen nach außen hin abgespannt waren. An einem Schienenring an der Unterseite der Plattform drehte sich zur Einstellung des [[Azimut]] ein Gitterbalken. Die Unterseite dieses Azimut-Arms war kreisförmig gebogen und mit Schienen versehen, an denen sich zwei Antennenträger unabhängig voneinander bewegen konnten. Damit wurde der [[Zenitwinkel]] eingestellt. Während der ersten Aufrüstung wurden Ausleger an die Ecken der Plattform montiert, die über den Azimut-Arm hinausragen und über Seilpaare mit Verankerungen unter dem Hauptspiegel verbunden sind, um die Höhe der Plattform zu stabilisieren.

=== Korrektur der Kaustik ===
[[Datei:Katakaustik.Goldring.jpg|mini|hochkant=0.9|[[Kaustik (Optik)|Kaustik]] durch sphärische Aberration (Sonnenlicht fällt schräg in einen innen zylindrischen Goldring)]]
Die Kopplung des Strahlungsfeldes aus dem Hauptspiegel an die Wellenleiter der Sende- und [[Empfangsgerät]]e ist wegen der zu korrigierenden [[Sphärische Aberration|sphärischen Aberration]] sehr aufwändig. Eine Lösung, die erst im zweiten Anlauf gelang,<ref name="shortHist">J. D. Mathews: ''A short history of geophysical radar at Arecibo Observatory''. Hist. Geo Space Sci. 4, 2013, [[doi:10.5194/hgss-4-19-2013]] (freier Volltext).</ref> nutzt einen sogenannten ''line feed'' (siehe [[Hohlleiter]] und [[Schlitzantenne]]) auf der optischen Achse (der Geraden in Blickrichtung durch den Mittelpunkt der Sphäre). Auf der optischen Achse kreuzen sich Strahlen vom Rand des Hauptspiegels in geringerer Höhe als achsennahe Strahlen. Zudem treffen sie sich „früher“, auf kürzerem Weg (ab Radioquelle oder ab Wellenfrontebene, vor der Reflexion). Der Ort, an dem eine bestimmte Wellenfront die optische Achse trifft, wandert schneller als mit Lichtgeschwindigkeit nach oben. Auch die Phasengeschwindigkeit der Welle im Hohlleiter ist schneller als Lichtgeschwindigkeit. Der über die Länge variierende Querschnitt des Hohlleiters passt die Geschwindigkeiten einander an, sodass sie am oberen Ende positiv [[Interferenz (Physik)|interferieren]]. Diese Anpassung ist empfindlich von der Freiraumwellenlänge abhängig, sodass nur über eine geringe [[Bandbreite]] von etwa 10 MHz ein hoher Antennengewinn zustande kam. Es wurden zunächst ''line feeds'' für Frequenzen von 318, 430 und 611 MHz gebaut. Nur der ''line feed'' von 430 MHz war vor Betriebsende noch in Gebrauch, sowohl zum Senden als auch zum Empfangen. Er ist 29 m lang und leuchtet den ganzen Hauptspiegel aus (Apertur im Zenit 305 m). Mit steigendem Zenitwinkel verschlechtern sich allerdings schnell der Antennengewinn und das thermische Rauschen (aus der Umgebung neben dem Hauptspiegel).

Die andere Lösung, installiert während der zweiten Aufrüstung, nutzt einen Sekundärspiegel hinter dem Fokus des Hauptspiegels (wie bei einem [[Gregory-Teleskop]]), wo auch die paraxialen Strahlen schon wieder divergieren. Über die Form des Sekundärspiegels wird die Wellenfront wieder sphärisch gemacht. Auch ein noch kleinerer dritter Spiegel trägt dazu bei, seine Hauptaufgabe ist aber die Verkürzung der nach dem zweiten Spiegel verlängerten effektiven Brennweite. So wird mehr Leistung in die anschließende [[Hornantenne]] eingekoppelt. Die Gregory-Optik kann über die ganze Bandbreite der verschiedenen Empfänger, 0,3 bis 10 GHz, benutzt werden, die nach Bedarf jeweils zusammen mit ihren Hornantennen und tiefgekühlten Mischern/Vorverstärkern ferngesteuert in den Fokus gedreht werden. Die Gregory-Optik leuchtet ein ovales Gebiet des Hauptspiegels aus (213 m × 237 m). Daher ist der Antennengewinn etwas geringer als mit den ''line feeds'' (bei gleicher Wellenlänge, im Zenit). Sie ist in einem vor der Witterung schützenden ''Dom'' untergebracht.

=== Räumliche und Polarisationsauflösung ===
Die Winkelauflösung ist frequenzabhängig. Das Produkt der Frequenz mit dem Vollwinkel, innerhalb dessen der halbe Fluss einer Punktquelle empfangen wird, beträgt etwa 5 Bogenminuten·GHz, unabhängig von der Einspeisung mit ''line feed'' oder Gregory-Optik.

Die ''line feeds'' eignen sich nur für ein [[Pixel]] Bildauflösung, und auch an der Gregory-Optik wird in einigen Frequenzbändern mit einem Pixel (einer Hornantenne) gearbeitet. Das ist in der Radioastronomie nicht ungewöhnlich, da viele Radioquellen mit einem einzelnen Teleskop ohnehin nicht aufgelöst werden können. Oft wird periodisch zwischen einem Objekt und dem benachbarten Himmelshintergrund geschwenkt. Seit 2004 gibt es an der Gregory-Optik das 7-Pixel-Hornantennenarray ALFA (Arecibo L-band Feed Array),<ref>NAIC: {{Webarchiv |url=http://www.naic.edu/alfa/ |wayback=20230416222757 |text=''ALFA: Arecibo L-Band Feed Array.''}} (englisch)</ref> das die Winkelauflösung nur wenig [[Monopuls-Antenne|verbessert]], aber Durchmusterungen enorm beschleunigt hat.<ref>NAIC: {{Webarchiv |url=http://www.naic.edu/alfa/surveydata.shtml |wayback=20210424195313 |text=''Surveys and Data Products.'' }} (von ALFA, englisch)</ref>

Während der erste ''line feed'' für nur eine [[Polarisation|lineare Polarisationsrichtung]] konstruiert war, sind die Nachfolgemodelle und die Gregory-Optik samt Hornantennen transparent für jegliche Polarisation. Die [[Stokes-Parameter|Analyse der Polarisation]] wird ermöglicht durch Hohlleiter-[[Polarisator|Polarisationsweichen]] und zwei [[I&Q-Verfahren|bzw. vier]] Empfängerkanäle pro Pixel.

=== Kohärente Signalpfade ===
Je nach Frequenzband und Alter der Ausrüstung werden die [[Vorverstärker|vorverstärkten]] Signale vor oder nach der [[Mischer (Elektronik)|Umsetzung]] auf eine niedrigere [[Zwischenfrequenz]] zu einem Kontrollraum neben dem Teleskop geleitet, über [[Koaxialkabel]] oder [[Analogsignal|analog]] betriebene [[Lichtwellenleiter|Glasfaserverbindungen]]. Dabei gibt es für jede Signalkomponente eine Faser, ALFA braucht derer 14. [[Lokaloszillator]]en befinden sich teilweise im Gregory-Dom, in den am Azimut-Arm verfahrbaren Kabinen sowie im Kontrollraum. Für eine [[Kohärenz (Physik)|kohärente]] Signalverarbeitung sind die Lokaloszillatoren nicht frei laufend, sondern per [[Frequenzsynthesizer|Frequenzsynthese]] geführt, von einem System sich gegenseitig überwachender [[Atomuhr]]en im Kontrollraum über optische Fasern.<ref>NAIC: {{Webarchiv |url=http://www.naic.edu/~astro/guide/node5.html |wayback=20220128185622 |text=''Local Oscillators (LOs) and the Intermediate Frequency (IF) Chain.''}} (englisch)</ref> Der Anschluss an externe Uhren geschieht per [[Global Positioning System|GPS]]. Geringes Phasenrauschen und geringe Frequenzdrift sind wichtig für die Zusammenschaltung mehrerer Teleskope (VLA, VLBI), für planetare Radarmessungen sowie für die Beobachtung von Pulsaren.<ref>NAIC: {{Webarchiv |url=http://www.naic.edu/~abpp/ao.time.html |wayback=20220519021959 |text=''Time Transfer Issues at Arecibo Observatory – 2000.''}} (englisch)</ref>

== Technische Daten des Radioteleskops ==
;Hauptspiegel
* Apertur: 305 m
* Krümmungsradius: 265 m
* Oberflächengenauigkeit: 2,2 mm (RMS)

;Antennenplattform
* Gewicht: 900 t
* Spannweite des Azimut-Arms: 100 m (±19,7° Zenitwinkel, [[Deklination (Astronomie)|Deklination]] −1,3° bis +38°)
* Abstand seines Bogens vom Hauptspiegel: 137 m
* Verfahrgeschwindigkeit am Arm (Zenitwinkel): max. 2,4°/min
* Drehgeschwindigkeit des Arms (Azimutwinkel): max. 24°/min
* Positioniergenauigkeit: 3 mm (5[[Bogensekunde|″]] ''pointing accuracy'')

;Sender
* Sendeleistung: 1 MW, gepulst mehr (1998–2020)

;Empfänger
* Empfangsbereich: 300 MHz bis 10 GHz

== Literatur ==
<small>chronologisch aufsteigend</small>
* National Astronomy and Ionosphere Center – NAIC: {{Webarchiv |url=http://www.naic.edu/~astro/guide/node2.html#arecibo_obs |wayback=20220330075037 |text=''The Arecibo Observatory and its Telescope.''}}
* P.S. Kildal, L.A. Baker, T. Hagfors: ''The arecibo upgrading: Electrical design and expected performance of the dual-reflector feed system.'' Proc. IEEE 82, 1994, S. 714–724.
* {{Literatur
|Hrsg=[[Innenministerium der Vereinigten Staaten|United States Department of the Interior]] – [[National Park Service]]s
|Titel=National Register of Historic Places – Continuation Sheet – Section 7 – Page 7. National Astronomy and Ionosphere Center Arecibo, Puerto Rico.
|Datum=2002-08
|Sprache=en
|Online={{Webarchiv |url=https://www.nps.gov/nr/feature/weekly_features/IonosphereCenter.pdf |wayback=20201201171603 |text=''Beispieltitel.''|()=[]}}
|Format=PDF
|KBytes=11620}}
* {{Literatur
|Autor=Jagadheep D. Pandian et al.
|Titel=Low-Noise 6-8-GHz Receiver
|Hrsg=[[Institute of Electrical and Electronics Engineers]] – IEEE |Ort=[[Vereinigte Staaten]]
|Datum=2006-12
|Sprache=en
|Reihe=IEEE Microwave Magazine
|NummerReihe=12/2006
|Seiten=74–84
|ISSN=1527-3342
|Online=http://dspace.rri.res.in/bitstream/2289/2212/1/2006%20IEEE%20microwave%20magazine%20V7%20p74-84.pdf
|Format=PDF
|KBytes=3516}}
* {{Literatur
|Titel=Management and Operations of the National Astronomy and Ionosphere Center (NAIC).
|TitelErg=Program Solification NSF-10-562
|Hrsg=[[National Science Foundation|National Science Foundation – NSF]]
|Datum=2010
|Sprache=en
|Online=https://www.nsf.gov/pubs/2010/nsf10562/nsf10562.pdf
|Format=PDF
|KBytes=712}}
* {{Internetquelle
|autor=Alderamin
|url=https://www.heise.de/hintergrund/Nachruf-auf-ein-unersetzliches-Teleskop-Adios-Arecibo-4975780.html
|titel=Nachruf auf ein unersetzliches Teleskop: ¡Adiós, Arecibo!
|titelerg=Das legendäre Arecibo-Teleskop ist nicht mehr zu reparieren und wird abgebaut. Es gehört zu den wertvollsten wissenschaftlichen Instrumenten überhaupt.
|werk=heise.de
|hrsg=[[heise online]]
|datum=2020-12-01
|offline=0
|archiv-url=https://web.archive.org/web/20210603055905/https://www.heise.de/hintergrund/Nachruf-auf-ein-unersetzliches-Teleskop-Adios-Arecibo-4975780.html
|archiv-datum=2021-06-03
|abruf=2020-12-02
|abruf-verborgen=1}}

== Trivia ==
* 1974 wurde ein stärkerer Radar-Sender öffentlichkeitswirksam<ref>Pressemeldung der Cornell-Universität – Cornell News, 12. November 1999: {{Webarchiv |url=http://www.news.cornell.edu/releases/Nov99/Arecibo.message.ws.html |text=''It's the 25th anniversary of Earth's first (and only) attempt to phone E.T.'' |wayback=20080802005337}}, In: news.cornell.edu, [[Cornell University]], abgerufen am 13. August 2020 (englisch)</ref> in Betrieb genommen mit der Ausstrahlung der [[Arecibo-Botschaft]].
* 1985 wurde ein Asteroid, [[(4337) Arecibo]], nach dem Observatorium benannt.
* In den 1990er-Jahren wurde die Anlage einer breiteren Öffentlichkeit durch die [[Kino]]filme ''[[James Bond 007 – GoldenEye|GoldenEye]]'', ''[[Species (Film)|Species]]'' (beide 1995) und ''[[Contact (1997)|Contact]]'' (1997) sowie eine Folge der [[Fernsehserie]] ''[[Akte X – Die unheimlichen Fälle des FBI|Akte X]]'' bekannt.
* Signale des Teleskops werden teilweise auch nach Anzeichen außerirdischer Intelligenz durchsucht ([[Search for Extraterrestrial Intelligence|SETI]]).
* Das Computerspiel ''[[The Moment of Silence]]'' (2004) hat seinen Schauplatz unter anderem im Arecibo-Teleskop.
* Die Multiplayer-Karte „Rogue Transmission“ des Computerspiels ''[[Battlefield 4]]'' (2013) ist an das Arecibo-Observatorium angelehnt.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Arecibo Observatory|Arecibo-Observatorium|video=0}}
* Offizielle Website – [https://www.naic.edu/ao/ Arecibo Observatory Homepage] mit [https://www.naic.edu/public/about/photos/photogal.htm Fotogalerie] (englisch)
* {{YouTube|id=59WQIRvezzI|titel=Analyzing Video Footage Of Collapse of Massive Arecibo Telescope|sprache=en}}

== Einzelnachweise ==
<references responsive />

{{Normdaten|TYP=g|GND=1238844782|LCCN=n84012060|VIAF=134912974}}

{{SORTIERUNG:AreciboObservatorium}}
[[Kategorie:Sternwarte in den Vereinigten Staaten]]
[[Kategorie:Bauwerk in Puerto Rico]]
[[Kategorie:Großteleskop (Radiobereich)]]
[[Kategorie:Arecibo]]
[[Kategorie:Bodengebundenes Observatorium als Namensgeber für einen Asteroiden]]
[[Kategorie:Cornell University]]
[[Kategorie:Erbaut in den 1960er Jahren]]
[[Kategorie:Zerstört in den 2020er Jahren]]
[[Kategorie:Wikipedia:Artikel mit Video]]

Arecibo-Observatorium - Versionsgeschichte

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