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Das Weltraumteleskop
HERSCHEL
Univ.Prof. Dr. Franz KerschbaumInstitut für AstronomieUniversität Wien
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Warum Weltraum?
• Weltraumbeobachtungen sind um Größenordnungen teurer als erdgebundene
• Reparatur und Modernisierung ist entweder unmöglich oder mit extremem Aufwand verbunden
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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
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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)
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Kühlung• Eine Kühlung des
gesamten Teleskopes zur Minimierung des thermischen Hinter-grundes ist nur unter Weltraumbedingungen möglich!
• Dies betrifft aktive und passive Methoden
Warum Weltraum?
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Warum Weltraum?
Absorptionund Emission
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Warum andere Wellenlängen?
Unser Universum zeigt erst seine volle Vielfalt bei Betrachtung aller Wellenlängen des Lichts!
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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
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3 Instrumente
Wissenschaft: Interstellares Medium, Staub
- 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 WienInst. für Rechnergest. Automation, TU WienJoanneum Research, Graz
- Kühle Sterne - Sterne in Dunkelwolken- Kometen und Planetoiden- Galaxien, Kosmologie
Herschel Space Observatory
ISO 1995-1998 HERSCHEL 2009-2013
Infrarot - Observatorium
- 2009-2013, Start mit PLANCK in einer Ariane V, L2-Orbit
-7x4.3 m, 3.25 t Spiegel: 3.5 m
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Herschel AustriaSpacecraft/Mission Beteiligung
PACS Instrument BeteiligungInstitute f. Astronomy Science, OBS, ICCUniversity of Vienna
Institute f. Computer OBSAided AutomationTU Vienna
Ioanneum Research PA, QA
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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
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
Spectrometer Array 468 Pixel, 256 Hz
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Datenstrom HW
4 SPUs mit jeweils - 21020 DSP (18 MHz)- 4MB DRAM, 3MB PRAM, 3MB EEPROM- SMCS 332, 10 Mbit/s, 3 Kanäle
- 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
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Unser Beitrag: PACS Reduktions/Kompressions-SW …
Preprocessing:
- Kompensation der Detektoreigenschaften
Kompression/Reduktion:
- Integration über die Fits je nach Kompressionsmodus
- Sortierung bzw. Transformation
- verlustfreie Kompression zum Schluss (~zip)
Fitting/Averaging:
- Glitches werden identifiziert
- betroffene Messwerte werden ggf. verworfen
- eigentlicher Fit
… und das nötige Gegenstück am Boden
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PACS integriert im S/Cvoll getestet!
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Full system level testsim Kryo-Vakuum
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Heavy load
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Frohe Ostern!