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Das Weltraumteleskop HERSCHEL

Das Weltraumteleskop HERSCHEL. Univ.Prof. Dr. Franz Kerschbaum Institut für Astronomie Universität Wien. Warum Weltraum?. Weltraumbeobachtungen sind um Größenordnungen teurer als erdgebundene Reparatur und Modernisierung ist entweder unmöglich oder mit extremem Aufwand verbunden.

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Das Weltraumteleskop HERSCHEL

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Presentation Transcript

  1. Das WeltraumteleskopHERSCHEL Univ.Prof. Dr. Franz Kerschbaum Institut für Astronomie Universität Wien

  2. Warum Weltraum? • Weltraumbeobachtungen sind um Größenordnungen teurer als erdgebundene • Reparatur und Modernisierung ist entweder unmöglich oder mit extremem Aufwand verbunden

  3. Warum Weltraum? Turbulenz • Atmosphärische Turbulenz mit den damit einhergehenden Dichteschwankungen bewirken Szintillation, Agitation bzw. Seeing • Hochgenaue Orts- bzw. Helligkeits-messungen sind insbesondere vom Weltall aus möglich

  4. Warum Weltraum? Atmosphärische Emission • Nicht immer genügen solche Höhen: so wird z.B. der im nahen Infraroten störende Airglow durch Flugzeug und Ballonmissionen nicht vermindert, da er in Höhen oberhalb von etwa 20 km entsteht (Maximum bei etwa 90 km)!  Weltraum Airglow im H-Band (Dt=7min)

  5. Warum Weltraum? Kühlung • Eine Kühlung des gesamten Teleskopes zur Minimierung des thermischen Hinter-grundes ist nur unter Weltraumbedingungen möglich! • Dies betrifft aktive und passive Methoden

  6. Warum Weltraum? Absorptionund Emission

  7. Warum andere Wellenlängen? Unser Universum zeigt erst seine volle Vielfalt bei Betrachtung aller Wellenlängen des Lichts!

  8. Infrarot-Astronomie • Moleküle und kühler Staub sind vor allem im Infrarot und Submillimeter Bereich sichtbar • Fast alle kühle Körper unseres Sonnensystems, wie etwa Kleinplaneten oder Kometen zeigen interessante Molekül- und Staubprozesse • Braune Zwerge, strahlen vor allem im IR • Spannende Phasen im Sternenleben wie Geburt und Tod sind „kühl“ und „staubig“ • Universum ist durchsichtiger im IR • Kosmologische Rotverschiebung bringt interessante Bereiche des sichtbaren und UV-Lichts ins IR

  9. Herschel Space Observatory 3 Instrumente Infrarot - Observatorium • HIFI: Radioempfänger (480-1910 GHz) • SPIRE: Photometrie und Spektroskopie im • fernen Infraroten (200-670 µm) • PACS: Photometrie und Spektroskopie im • mittleren Infraroten (55-210 µm) • PACS On-board-Data Reduction / Compression • - Mitwirkung am Instrument Control Center • - Leitung:Univ.Prof. Dr. Franz Kerschbaum • Inst. für Astronomie, Universität Wien • Inst. für Rechnergest. Automation, TU Wien • Joanneum Research, Graz • 2009-2013, Start mit • PLANCK in einer • Ariane V, L2-Orbit • 7x4.3 m, 3.25 t • Spiegel: 3.5 m Wissenschaft: Interstellares Medium, Staub • Kühle Sterne • Sterne in Dunkelwolken • Kometen und Planetoiden • Galaxien, Kosmologie ISO 1995-1998 HERSCHEL 2009-2013

  10. Herschel Austria Spacecraft/Mission Beteiligung PACS Instrument Beteiligung Institute f. Astronomy Science, OBS, ICC University of Vienna Institute f. Computer OBSAided Automation TU Vienna Ioanneum Research PA, QA

  11. PACS Daten Datenraten  • Spektroskopie • bis zu 4256 kbit/s • Photometrie • bis zu 1760 kbit/s • Downlink • 120 kbit/s d.h. typische Kompressionsraten von bis zu 40 und darüber! → REDUKTION Spectrometer Array 468 Pixel, 256 Hz Glitches • Protonen und Alpha-Teilchen saturieren die Detektoren! • etwa alle 10 Sekunden pro Pixel • = ~200 Glitches pro Sekunde! (Photometrie) d.h. müssen in irgendeiner Form berücksichtigt werden  Bolometer Array 2048 Pixel, 40 Hz

  12. Datenstrom HW • Detektoren mit Ausleseelektronik • DMC steuert das PACS Instrument: Auslesen der Arrays und Steuerung der mechan. Elemente (Grating, Chopper, Filterwheel) • - SPU verarbeitet die Daten: Reduktion, Kompression, Konversion • - DPU ist die Kommandozentrale: Kommandoskripte, ausgehende Datenpakete • S/C (Spacecraft): Pufferspeicher u. Telemetrie • Daily TeleCommunication Period 2 Std/Tag • 4 SPUs mit jeweils • 21020 DSP (18 MHz) • 4MB DRAM, 3MB PRAM, 3MB EEPROM • SMCS 332, 10 Mbit/s, 3 Kanäle

  13. Unser Beitrag: PACS Reduktions/Kompressions-SW … Preprocessing: - Kompensation der Detektoreigenschaften Fitting/Averaging: - Glitches werden identifiziert - betroffene Messwerte werden ggf. verworfen - eigentlicher Fit Kompression/Reduktion: - Integration über die Fits je nach Kompressionsmodus - Sortierung bzw. Transformation - verlustfreie Kompression zum Schluss (~zip) … und das nötige Gegenstück am Boden

  14. PACS integriert im S/Cvoll getestet!

  15. Full system level tests im Kryo-Vakuum

  16. Heavy load

  17. Frohe Ostern!

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