Besichtigung ALOMAR
Das ALOMAR ist das "Arctic Lidar Observatory for Middle Atmosphare Research". Lidar bedeutet soviel wie "Light detection and Ranging"; im Gegensatz zum "Radar", das mit Radiowellen arbeitet, benutzt das Lidar also optische Wellenlängen, sprich Laser.
Ansonsten funktioniert es im Prinzip wie ein Radar. Die Laserpulse werden nach oben in die Atmosphäre geschickt, dort gestreut und von großen Spiegeln wieder aufgefangen. Durch die Art der Streuung kann man Rückschlüsse auf Parameter am Ort der Streuung ziehen, wie zum Beispiel Dichte, Temperatur, Art der Partikel, etc. Durch die Lauflänge kann man so ein Höhenprofil erstellen.
Die Lidars im Alomar können im Gegensatz zu üblichen Lidars auch im Sonnenlicht arbeiten können (schließlich ist es drei Monate lang hell!). Dafür werden sehr enge spektrale Filter benutzt, und einzelne rückgestreute Photonen können detektiert werden. Das "Field of View" ist sehr eingeschränkt: In 100 km Höhe ist es nur 18 m breit. Der ca. 30 cm breite Laserstrahl hat sich bis dorthin auf 10 m Durchmesser aufgeweitet - alles am Alomar ist Präzisionsarbeit.
Es gibt vier große Lidar-Systeme: den RMR-Lidar, den Ozon-Lidar, einen Natrium-Lidar und einen Lidar für die Troposphäre. Daneben gibt es noch einige Radare, sowie passive Instrumente wie ein Mikrowellen-Instrument, daß den Wassergehalt in der Atmosphäre mißt, ein IR scanning photometer, ein Imaging Riometer und UV-Spektrometer.
Die Wellenlänge des Rayleigh-Lidars ist mit einer Genauigkeit von acht Nachkommastellen bekannt. Dafür muß der Raum ständig auf derselben Temperatur gehalten werden und die optischen Instrumente sind abgedeckt, um Staub fernzuhalten. Er wird zum Beispiel benutzt um nachtleuchtende Wolken zu beobachten, die in ungefähr 80 km Höhe auftreten.
Der Ozon-Lidar emittiert im UV-Bereich. Von den Xenonchlorid-Linien wird nur diejenige mit 308 nm benutzt. 200 Mal pro Sekunde verläßt ein 2 GW-Puls den Lidar. Eine hochpräzise Technik filtert die Rückstrahlung der unteren Kilometer der Atmosphäre heraus, so daß nur Licht aus größeren Höhen die Detektoren erreichen.
Um ein Ozonprofil zu erstellen, werden zwei Laserstrahlen benutzt, die leicht frequenzverschoben sind. Eine davon wird von Ozon in der Atmosphäre absorbiert, die andere nicht. Aus der Differenz der rückgestreuten Strahlung kann so der Ozongehalt bestimmt werden.
Mit dem Natium-Lidar wird Natrium gemessen, das in Meteorstaub in der Atmosphäre in 90 km Höhe vorkommt. Natrium eignet sich dafür besonders, weil es einen großen Wirkungsquerschnitt hat. Eine Reihe von optischen Techniken wie akusto-optische Modulation kommt hier zum Einsatz.
Der Alomar Windradar, ALWIN genannt, ist ein 1 km x 1 km großes Feld mit Antennen, die rund um die Uhr Wind und Turbulenz in der Atmosphäre messen. Und so gibt es noch mehrere Instrumente. Das faszinierende am Alomar ist vielleicht, daß hier so viele technische Möglichkeiten beieinander sind. Die Alomar-Anlagen werden natürlich auch für Raketenstarts von der Rocket Range benutzt. Das wichtigste bei wissenschaftlichen Raketen sind immer die physikalischen Bedingungen in der interessanten Region. Die Lidars und Radars können diese vorher bestimmen und auch simultan Messungen durchführen.
Das Gebäude in dem das Alomar untergebracht ist, ist auch eine Erwähnung wert. Es hat eine ungewöhnliche Form, es ist nämlich oktagonal und steht ganz oben auf einem Berg. Die innere Halle des Gebäudes beherbergt die Laser und Teleskope, die das Licht wieder auffangen. Durch Glasfaserkabel wird das detektierte Signal in die Labore zu den optischen Systemen geleitet, die auf zwei Geschossen ringsum um die Teleskophalle angeordnet sind. Die Mitte ist entkoppelt von den Laboren, da die optischen Systeme sehr empfindlich auf Vibrationen reagieren. Die Ebenen sind über Wendeltreppen verbunden.
Das Dach des Alomar kann geöffnet werden, und mehrere starke, 30 cm breite Laserstrahlen richten sich gegen den Himmel. Das Institut liegt ganz oben auf einem Berg, die Straße dorthin ist bei Schnee abenteuerlich. Man hat eine unglaubliche Aussicht, links die scharfkantigen steilen Berge (dahinter die Raketenbasis), rechts freier Blick auf das Meer, im Hintergrund die nächsten hohen Berge. Keine Frage: das ist der ideale Ort für einen James Bond-Film. (Hier ist ein Bild.)
