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

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)

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

Warum Weltraum? Absorption und 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

Infrarot - Observatorium Wissenschaft: Interstellares Medium, Staub 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

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

 PACS Daten Datenraten Spektroskopie bis zu 4256 kbit/s Photometrie 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

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

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

PACS integriert im S/C voll getestet!

Full system level tests im Kryo-Vakuum

Heavy load

Frohe Ostern!

Rotes Spektrometer Blaues Rote Daten für 3 Pixel Blaue Daten