Ist das „Himmelsauge“ nutzlos? Chefwissenschaftler: Grundlagenforschung war noch nie vom „Nutzen“ getrieben

Am Nachmittag des 9. Juli wurde Li Qi, dem leitenden Wissenschaftler des „China Sky Eye“, der Marcel-Grossmann-Einzelpreis für seine zahlreichen kreativen Leistungen verliehen. Zu diesen zählt die Leitung seines Teams bei der Nutzung des China Sky Eye FAST zur Durchführung präziser Messungen interstellarer Magnetfelder und zur Förderung der Erforschung schneller Radioblitze bis ins hochstatistische Zeitalter. Der Marcel-Grossmann-Preis ist eine der bedeutendsten Auszeichnungen der internationalen Physikergemeinschaft. Zu den bisherigen Preisträgern zählen sechs Nobelpreisträger, darunter mehrere chinesische Wissenschaftler wie Chen Ning Yang, Tsung-Dao Lee und Shing-Tung Yau. Li Di ist der erste Wissenschaftler, der diese Auszeichnung für seine akademischen Leistungen in China erhält.

Li Di (rechts) gewann den Marcel-Grossmann-Preis

Zuvor war die Forschung von Li Dis Team im Bereich schneller Radioblitze zwei Jahre in Folge zu einem der zehn größten wissenschaftlichen Fortschritte Chinas gewählt worden. Manche Leute glauben, dass ihre Forschungsergebnisse alle von FAST stammen, sodass die Ehre und Anerkennung Nan Rendong, dem „Vater des Himmelsauges“, gebührt. Auf diesen scharfen Standpunkt antwortete Li Qi: „Natürlich ist es das. In der beobachtenden Astronomie lassen sich ohne moderne Ausrüstung keine Ergebnisse erzielen. Das Verdienst für den Tianyan gebührt vor allem der älteren Generation seiner Vorgänger. Ich bin Erbauer und Nutznießer dieses großen wissenschaftlichen Geräts. Ich muss es zur richtigen Zeit und am richtigen Ort bestmöglich einsetzen.“

„Sky Eye“ erforscht die Geheimnisse des Universums

Bei der Erforschung des Universums durch den Menschen ist der Bau großer astronomischer Teleskope ein unverzichtbarer Bestandteil. In den 1990er Jahren mussten sich chinesische Astronomen oft auf moderne ausländische Geräte und Daten verlassen, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit ihrer Forschungsergebnisse sicherzustellen. Im Jahr 1994 schlug der Astronom Nan Rendong, damals Gastprofessor in Japan, vor, das größte Radioteleskop der Welt auf chinesischem Boden zu bauen, um zu verhindern, dass China bei seiner Erforschung des Universums von anderen kontrolliert wird.

Um einen Standort auszuwählen, machte Nan Rendong mehr als 300 Fernerkundungsbilder per Satellit und besuchte fast alle Senken in den Bergen von Guizhou. Schließlich setzte er sich eine Karstsenke namens Dawodang in der Stadt Kedu im Kreis Pingtang zum Ziel.

Bereits 2002, als Li Di seinen Doktortitel erwarb, Als er von der Cornell University in den USA Nan Rendong bei einem Treffen in China traf, ergriff er die Initiative und fragte, ob für den Bau von FAST junge Wissenschaftler benötigt würden. Damals hoffte Nan Rendong, dass er im Ausland weiterhin neue Kraft tanken könnte. Bis 2008 war Li Di bei der Chinesischen Akademie der Wissenschaften als Teilzeit-FAST-Projektwissenschaftler angestellt. 2012 kehrte er nach China zurück, trat dem National Astronomical Observatory bei und beteiligte sich am Bau von FAST.

Am 25. September 2016 wurde das als „China Sky Eye“ bekannte FAST-Projekt schließlich fertiggestellt und in Betrieb genommen. 22 Jahre harter Arbeit haben schließlich dieses Wunder auf dem Gebiet der internationalen Astronomie hervorgebracht. Als weltweit größtes Radioteleskop mit einer einzigen Apertur bricht FAST nicht nur alle Größenrekorde, sondern ist auch technologisch weltweit führend und bietet beispiellose Werkzeuge für die astronomische Forschung.

Die fünf wichtigsten wissenschaftlichen Ziele von FAST wurden zu Beginn seiner Konstruktion klar definiert, darunter die Überwachung des neutralen Wasserstoffs im Universum, die Beobachtung von Pulsaren und die Suche nach Signalen außerirdischer Zivilisationen. Im Jahr 2017 verstarb Nan Rendong, Chefwissenschaftler und Chefingenieur von „China Sky Eye“. Im folgenden Jahr übernahm Li Di die Leitung von FAST. In den ersten Jahren stand er unter großem Druck. „Wann wird FAST eine große Entdeckung machen? In- und ausländische Nutzer werden FAST mit internationalen Teleskopen vergleichen. Hält es diesen harten Tests stand?“

Chinas Sky Eye FAST

Die Beobachtungsmöglichkeiten von FAST sind erstaunlich. Seine Empfangsfläche entspricht der Summe von 30 optischen Teleskopen oder 120 Infrarot-Teleskopen. Darüber hinaus ist seine Empfindlichkeit dreimal so hoch wie die des größten 100-Meter-Radioteleskops der Welt. Dies bedeutet, dass Chinas Sky Eye weiter entfernte Himmelskörper beobachten und viel kleinere Signale empfangen kann.

So lassen sich mit FAST beispielsweise hochenergetische Phänomene wie „Fast Radio Bursts“ beobachten, mysteriöse Erscheinungen aus den Tiefen des Universums. Bis heute sind die Natur, der physikalische Mechanismus und der wahre Ursprung schneller Radioblitze, die Astronomen auf der ganzen Welt zu Forschungszwecken anregen, noch immer nicht bekannt. Chinas Sky Eye verfügt über einzigartige Vorteile bei der Beobachtung dieser Phänomene und bietet mehr Möglichkeiten zur Lösung dieses kosmischen Rätsels.

„Die Energie, die durch schnelle Radioblitze in wenigen Millisekunden freigesetzt wird, entspricht der Energie, die die Sonne in mehreren Tagen oder sogar einem Jahr freisetzt. Die Untersuchung des Entstehungsmechanismus solcher extremen Explosionen könnte einen revolutionären Einfluss auf die Physik und Astronomie haben“, sagte Li Di.

Als aufstrebendes Forschungsgebiet stellen schnelle Radioblitze eine der größten Herausforderungen in der Astronomie dar und es herrscht ein erbitterter Wettbewerb zwischen internationalen Kollegen. Um es gut zu untersuchen, müssen wir drei Schritte durchlaufen: Erstens müssen wir eine ausreichende Zahl schneller Radioblitze entdecken, darauf basierende eingehende Beobachtungen durchführen und schließlich seinen Standort bestimmen. Auch Li Dis Team blieb ruhig. Bei diesen drei Schritten hat FAST im Vergleich zu anderen Teleskopen aufgrund seiner hohen Empfindlichkeit und großen Beobachtungsdistanz einen Vorteil in der zweiten Verbindung. Wenn es sich jedoch langfristig weiterentwickeln soll, müssen die beiden anderen Schritte abgeschlossen werden.

Neugier ist die treibende Kraft der wissenschaftlichen Forschung

Anders als viele Menschen annehmen, schauen Wissenschaftler, die mit dem „Sky Eye“ die Sterne beobachten, nicht wirklich „in die Sterne“, sondern führen im Büro Berechnungen und Untersuchungen anhand riesiger Datenmengen durch.

FAST verfügt über leistungsstarke Datenverarbeitungsfunktionen. Teleskope sammeln täglich riesige Datenmengen. Zur Verarbeitung dieser Daten ist FAST mit erstklassigen Computerclustern und Algorithmen ausgestattet. Durch die Analyse dieser Daten können Forscher weitere astronomische Phänomene untersuchen und das menschliche Verständnis des Universums weiter voranbringen.

„Grundlagenforschung hat ihre Besonderheiten. Zu Beginn muss man vielleicht lange auf der Bank sitzen oder bekommt weniger positives als negatives Feedback. Die anfängliche Neugier und das Interesse daran sind entscheidende Faktoren dafür, wie weit man später kommen kann.“ Alle Teammitglieder empfinden ihre tägliche Arbeit nicht als langweilig, sondern haben Spaß daran. Ihrer Ansicht nach gibt es zwei Voraussetzungen, um etwas gut zu machen: Leidenschaft und Fachwissen. Die Reihenfolge der beiden kann nicht umgekehrt werden.

Heute ist das „China Sky Eye“ nicht nur ein astronomisches Forschungs- und Austauschzentrum von Weltrang, sondern auch eine der wichtigsten populärwissenschaftlichen Grundlagen der Astronomie weltweit. FAST treibt eine Welle der Popularisierung und Forschung im Bereich der Astronomie voran und spielt eine einzigartige Rolle bei der Verbesserung des astronomischen Wissens und der astronomischen Bildung der gesamten Bevölkerung. Seit seiner Eröffnung im Jahr 2016 hat das Wissenschaftspopularisierungszentrum „China Sky Eye“ Titel wie „Nationale Demonstrationsbasis für Wissenschaftspopularisierung“, „Nationale Bildungsbasis für Wissenschaftspopularisierung“ und „Nationale erste Praxisbasis für Forschung und Tourismusbildung für Grund- und Sekundarschüler“ gewonnen. FAST spielt eine größere Rolle bei der Ausbildung wissenschaftlicher Forscher, der Förderung einer populärwissenschaftlichen Bildung und der Anregung der Neugier von mehr Kindern für die Astronomie.

Li Di, Chefwissenschaftler des „China Sky Eye“

Der Antrieb der Grundlagenforschung liegt in der Neugier, und selbst wenn sie nützlich ist, ist sie nicht vom Wunsch nach Nutzen getrieben. Das Kernziel von FAST ist die astronomische Grundlagenforschung, die „völlig nutzlos“ erscheint, doch der durch den Bauprozess von FAST erzielte technologische Fortschritt hat sich auf das chinesische Industriesystem ausgewirkt. Beispielsweise wurde die hochermüdungsbeständige Kabeltechnologie von FAST bei der Hongkong-Zhuhai-Macao-Brücke eingesetzt. Darüber hinaus hatte eine Gruppe von Menschen durch ihre Teilnahme an der Konstruktion und Nutzung der von FAST repräsentierten großen astronomischen Wissenschaftsprojekte das Glück, in den letzten Jahrzehnten von Chinas historischem Prozess der rasanten Entwicklung profitieren und dazu beitragen zu können.

„Die Tatsache, dass Neugier existieren kann, ohne nützlich zu sein, zeigt, dass sie eine notwendige Voraussetzung für das Überleben von Individuen und Gruppen ist, genau wie eine gute Ernährung und Kleidung. Wenn die Menschen jetzt nicht viele Dinge erforschen, sind sie in Zukunft möglicherweise nicht in der Lage, unvorstellbare Überlebenskrisen zu bewältigen“, sagte Li Qi. „Die Astronomie ist eine Wissenschaft, die sowohl alt als auch modern ist. Sie ist die grundlegendste der Grundlagenwissenschaften. Auch wenn sie im Moment keinen sichtbaren Nutzen hat, so hat sie doch einen für die Zukunft.“