Das Weltraumteleskop

HERSCHEL

Univ.Prof. Dr. Franz KerschbaumInstitut für AstronomieUniversität Wien

Warum Weltraum?

• Weltraumbeobachtungen sind um Größenordnungen teurer als erdgebundene

• Reparatur und Modernisierung ist entweder unmöglich oder mit extremem Aufwand verbunden

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

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)

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?

Warum Weltraum?

Absorptionund Emission

Warum andere Wellenlängen?

Unser Universum zeigt erst seine volle Vielfalt bei Betrachtung aller Wellenlängen des Lichts!

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

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

Herschel AustriaSpacecraft/Mission Beteiligung

PACS Instrument BeteiligungInstitute f. Astronomy Science, OBS, ICCUniversity of Vienna

Institute f. Computer OBSAided AutomationTU Vienna

Ioanneum Research PA, QA

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

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

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

PACS integriert im S/Cvoll getestet!

Full system level testsim Kryo-Vakuum

Heavy load

Frohe Ostern!