[ziesell]

Radioastronomie: Arecibo-Observatorium mit Neutronen untersucht

Jetzt ist bekannt, warum genau das Arecibo-Observatorium in Puerto Rico einstürzte. Zur Analyse wurde das Material mit Neutronen beschossen.



Beim Arecibo-Observatorium in Puerto Rico verrutschten am 1. Dezember 2020 die Kabeldrähte. Dies brachte das Radioteleskop mit etwa 300 Metern Durchmesser zum Einsturz. Glücklicherweise wurde bei dem Vorfall niemand verletzt, aber er führte zum vorzeitigen Ende des Teleskops.

Nach dem Einsturz beauftragte der Betreiber des Observatoriums eine forensische Untersuchung des Vorfalls. Dafür wurden Neutronenanalysen an einigen der defekten Kabelmuffen durchgeführt.

"Neutronen sind ideal für kriminaltechnische Untersuchungen, da sie zerstörungsfrei tief in das Innere von Metallen und anderen dichten Materialien eindringen können, um Defekte aufzuspüren – noch bevor es zu einem Ausfall kommt", erklärte Adrian Brügger. Er ist der Direktor des Robert A. W. Carleton Strength of Materials Laboratory der Columbia University am High Flux Isotope Reactor (HFIR) des Oak Ridge National Laboratory, das die Untersuchung durchführte.

Dabei zeigte sich in Querschnitten der Kabelmuffen, welche einzelnen Drähte und wie stark diese jeweils verrutschten. Dabei war es egal, ob die mit Zink gefüllten Muffen noch vergraben waren. "Es war wichtig, dies nichtinvasiv zu tun, ohne den Querschnitt der Muffe mechanisch zu verändern, um die Konfiguration des Systems im Ist-Zustand nicht zu verändern", erklärte Brügger.

Neutronenbildgebung erklärt, warum das Arecibo-Observatorium einstürzte

Dafür wurde das Instrument Mars CG-1D von HFIR zur Neutronenbildgebung mit hoher Durchdringung der Proben verwendet. Wie die Röntgenbildgebung ist auch die Neutronenbildgebung im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung sehr nützlich. Neutronen eignen sich jedoch ideal für Aufgaben, die mit der herkömmlichen Röntgenbildgebung nur schwer oder gar nicht zu lösen sind, etwa die Untersuchung leichter Elemente wie Wasserstoff und Kohlenstoff oder von Schwermetallen wie Blei und Titan.

Im Inneren der ausgefallenen Muffen wies der Zinkguss, der die Kabeldrähte an Ort und Stelle hielt, ein erhebliches Fließen oder Kriechen des Materials auf. Dadurch konnten einige der Drähte verrutschen. Die Neutronenbildgebung zeigte, dass das Zink unter Belastung langsam floss, als die gespreizten Kabeldrähte allein der Spannung auf den Kabeln nicht mehr standhalten konnten. Die Muffen fielen aus, weil das Zink weiter floss, bis die Kabel vollständig aus den Muffen gezogen waren.

"Unsere Analyse hat ein erhebliches Abrutschen der Drähte in der ausschlaggebenden Region festgestellt, in der Größenordnung von mehreren Drahtdurchmessern", so Brügger. "Dies deutet darauf hin, dass die Drähte zu einem bestimmten Zeitpunkt verrutscht sind, aber es lässt sich nicht sagen, ob dieses Verrutschen während des strukturellen Versagens oder davor stattfand."

Die beiden Kabelfehler, die vor dem Einsturz auftraten, und der dritte Fehler, der den Einsturz auslöste, traten alle in der Nähe oder innerhalb der mit Zink gefüllten Muffen an den Kabelenden auf. Bei jedem Versagen kam es sowohl zum Bruch einiger Kabeldrähte als auch zur Verformung des Zinks in der Muffe, so dass es sich um ein Versagen der Kabel/Muffen-Baugruppen handelte.

[ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ]