Der Hauptspiegel mit 1,2 m Durchmesser der Euklid-Mission der ESA zur Enthüllung des dunklen Universums, gesehen während der Montage, Integration und Tests. Mithilfe dieses Spiegels wird die Raumsonde die dreidimensionale Verteilung von Milliarden von Galaxien in einer Entfernung von bis zu 10 Milliarden Lichtjahren kartieren und dabei über die Milchstraße hinausblicken, um etwa ein Drittel des beobachtbaren Universums abzubilden. Durch die Aufdeckung der großräumigen Struktur des Universums und seines Expansionsmusters wird die Mission Licht auf die mysteriöse dunkle Energie und dunkle Materie werfen, die 95 % des Kosmos ausmacht.
Alle sechs Korsch-Konfigurationsspiegel von Euclid sowie das Teleskop selbst – das neben den Spiegeln aus mehr als 30 Teilen besteht – sowie die mehr als zehn Teile, aus denen das Nahinfrarotspektrometer und -fotometer der Mission besteht, und die sie umgebende optische Bank sind alle vorhanden Hergestellt aus demselben Material: nicht aus Glas, sondern aus einer Keramik, die natürlicherweise nur im Weltraum vorkommt.
Siliziumkarbid (SiC) ist eines der härtesten bekannten Materialien und wird zur Herstellung von Schneidwerkzeugen, Hochleistungsbremsen und sogar kugelsicheren Westen verwendet. Dabei ist es viel leichter als Glas. Es verfügt ähnlich wie ein Metall über eine hohe Wärmeleitfähigkeit, kann aber im Gegensatz zu Metallen extreme Temperaturschwankungen überstehen, ohne sich zu verformen – was es für die weltraumgestützte Astronomie sehr attraktiv macht.
SiC kommt im Weltraum relativ häufig vor – es entsteht aus der Verbindung von Silizium und Kohlenstoff in Abwesenheit von Sauerstoff – und kleine Mengen davon wurden in Meteoriten gefunden. Auf der Erde wurde es erstmals als künstlicher Diamantersatz synthetisiert.
Die ESA und Airbus (die das Nutzlastmodul von Euclid entwickeln) erkannten ihr Potenzial für den Weltraum und gingen eine langfristige technische Zusammenarbeit mit dem französischen Unternehmen Mersen Boostec ein, das aus einem terrestrischen Unternehmen hervorgegangen ist, das zuvor SiC-Lager und Dichtungen für Industriepumpen herstellte. Das Unternehmen stellte den Hauptspiegel mit 3,5 m Durchmesser für die Raumsonde Herschel der ESA her – der zum Zeitpunkt des Missionsstarts im Jahr 2009 der damals größte Teleskopspiegel war, der ins All geflogen wurde – und produzierte anschließend Spiegel und optische Träger für Rosetta, Gaia und den James Webb Space Teleskop und jetzt Euklid.
„Gaias monolithischer rechteckiger Hauptspiegel hatte mit 1,5 m Durchmesser einen größeren Durchmesser, aber Euclids Hauptspiegel stellt den größten in einem Stück gefertigten kreisförmigen Spiegel unseres Unternehmens dar“, erklärt Ingenieur Florent Mallet von Mersen Boostec.
Der Leiter der SiC-Produktlinie des Unternehmens, Jérôme Lavenac, fügt hinzu: „Wir sind stolz auf unseren Beitrag zu Europas neuester Weltraumastronomiemission, die zu großen Fortschritten in der Grundlagenphysik führen wird.“
Der Herstellungsprozess des Hauptspiegels begann mit SiC-Pulver, das zu einem festen, aber weichen kreisförmigen Block gepresst wurde, der dann mithilfe einer computergesteuerten Fräsmaschine präzise geformt wurde. Der nächste Schritt war das Sintern oder Backen in einem 2.100 °C heißen Ofen. Die resultierende Hartkeramik wurde dann durch chemische Abscheidung mit zusätzlichem SiC beschichtet, um verbleibende Poren bis zu einer Dicke von einigen Zehntel Millimetern zu füllen. Anschließend wurde der Spiegel leicht geschliffen, bevor er zum Polieren und Versilbern an die Firma Safran-Reosc übergeben wurde. Die endgültige Spiegelform ist unter der Erdschwerkraft auf neun Millionstel Millimeter genau.
Beide Instrumente Euklids werden diesen Spiegel und seine fünf kleineren nutzen. Euclids VISible-Instrument (VIS) nimmt sehr scharfe Bilder von Galaxien im sichtbaren Licht über einen viel größeren Teil des Himmels auf, als dies vom Boden aus möglich wäre. VIS arbeitet mit dem Nahinfrarotspektrometer und -photometer (NISP) zusammen. NISP filtert das von diesen Galaxien kommende Infrarotlicht, um wichtige Daten abzuleiten, einschließlich der Geschwindigkeit ihrer Ausbreitung nach außen. Dabei misst es ihre „Rotverschiebung“ nach dem gleichen Prinzip wie eine Polizeiradarpistole, was es wiederum Astronomen ermöglichen wird, Rückschlüsse auf die Expansionsgeschichte des Universums zu ziehen .