Kleine Komponenten mit großer Wirkung

Mit der Spende mehrerer induktiver Sensoren an das LUCIFER-Projekt der Landessternwarte in Heidelberg unterstützte Pepperl+Fuchs ein astronomisches Instrument, das am Large Binocular Telescope auf dem über 3000 m hohen Mount Graham nahe Tucson in Arizona/USA zum Einsatz kommen wird (siehe Abb. 1).

Bei diesem Teleskop handelt es sich um zwei 8,4-m Spiegel auf einer gemeinsamen Montierung, das mit mehreren Zusatzgeräten ausgestattet und in seiner Endausbaustufe die Leistungsfähigkeit des Hubble Space Telescops übertreffen wird.
Zwei dieser Zusatzgeräte sind die beiden LUCIFER-Spektrographen/Kameras, die derzeit von einem Konsortium aus fünf Instituten unter Leitung der Landessternwarte Heidelberg gebaut werden und für verschiedene spektroskopische Anwendungen und Direktaufnahmen eingesetzt werden können.

Die beteiligten Partner sind das Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg, das Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik in Garching, das Astronomische Institut der Ruhr-Universität in Bochum und das CAE-Institut der Fachhochschule für Technik und Gestaltung in Mannheim.

Da die beiden LUCIFER-Instrumente im nahen Infrarotbereich zwischen 0,9 µm - 2,5 µm Wellenlänge arbeiten, muss das Hintergrundrauschen durch Kühlung minimiert werden. Die geregelte Arbeitstemperatur liegt bei ca. 70 K (-203,15 °C) und wird durch eine Vorkühlung mit flüssigem Stickstoff und den Einsatz zweier Closed Cycle Cooler mit jeweils 160 W Kälteleistung eingestellt. Die wissenschaftlichen Instrumente sind deshalb in einem thermischen Strahlungsschild gekapselt, zusätzlich in Superisolationsfolie verpackt und werden unter Vakuum in einem Kryostaten betrieben. Nur durch diese Maßnahmen kann sichergestellt werden, dass die Wärmestrahlung der irdischen Atmosphäre und der auf Umgebungstemperatur liegenden Teleskopspiegel nicht die schwachen Infrarotsignale der nachzuweisenden Quellen am Himmel überlagert.

Beim Einsatz am Teleskop müssen die Instrumente zum Ausgleich der Erdrehung um die Zylinderachse nachgedreht werden. Hierbei kommen die induktiven Sensoren der Baureihe NBN4 von Pepperl+Fuchs zum Einsatz. Zur Verriegelung des Rotationsantriebs wird das Vorhandensein temporär angeschlossener Schläuche und Kabel am Instrument über induktive Sensoren der Baureihe NBN4 berührungslos erfasst. Bei Detektion eines der Signale wird der Antrieb des Rotators über eine speicherprogrammierbare Steuerung gesperrt. Dies wird durch ein “Interlock”-Signal an die Teleskopsteuerung umgesetzt, um Beschädigungen an Kabeln, Schläuchen und Armaturen zu verhindern (siehe Abb. 2).

Auch der Zustand (Kryostat korrekt und dicht verschlossen) der beiden LUCIFER-Instrumente selbst wird über induktive Sensoren ermittelt. Zur Visualisierung werden die Sensorsignale an ein Interface weitergeleitet, welches die Information über eine Ethernet-Schnittstelle an den Beobachter bereitstellt (siehe Abb. 3).

Pepperl+Fuchs leistet mit dieser Beistellung einen Beitrag, damit LUCIFER am größten Einzelteleskop der Welt in etwas mehr als einem Jahr den Beobachtungsbetrieb aufnehmen kann.

Dr. Holger Mandel
Zentrum für Astronomie Heidelberg
Landessternwarte