10-Meter-Radioteleskop findet NASA-Sonnen-Satelliten

Von H.G. Thum (DK2KA)

Nicht nur mit dem großen 25-Meter-Spiegel der Radiosternwarte Stockert können interessante astronomische Messungen durchführt werden: Auch das kleinere Radioteleskop kann Erstaunliches leisten.

Der 10-Meter-Spiegel ist eigentlich für Empfangsfrequenzen von 9,5 bis 12 GHz konzipiert. Um die Signale von wissenschaftlichen Weltraumsonden des Deep Space Network (DSN), wie die des NASA-Weltraumobservatoriums zur Beobachtung der Sonne (STEREO - Solar TErrestrial RElations Observatory), messen zu können, ist aber ein Empfang auf 8,4 GHz erforderlich. Wie kann man dieses Problem lösen ?

Für eine tiefere Empfangsfrequenz wäre eigentlich eine Neukonstruktion des 1,7 Meter langen sogenannten Erregerhorns notwendig - ein Tauschen des Horns würde aber eine längere Umbauzeit verbunden mit einem Ausrichten des Horns bedeuten. Daher wurde nach anderen Möglichkeiten gesucht.

Hohlleiter mit Teflon

Eine in das Horn einschiebbare Antenne führte nicht zum Erfolg. Eine bessere Lösung ist es, den Hohlleiter mit einem Teflon-Kern (siehe Abb.) zu versehen. Bei dieser Lösung ist der Umbau in ca. einer Stunde vollbracht.

Abb.1: Umgebauter Hohlleiter
mit Teflon-Einsatz
 


Ganz befriedigend ist dieser Umbau allerdings nicht, da noch etwas Trimm-Arbeit nötig ist, um die Empfangsqualität zu steigern. Die aktuellen Messungen wurden nur mit linearer Polarisation durchgeführt (horizontal) - aber für die ersten Empfangsversuche im neuen Frequenzbereich reicht es schon.
Da die Steuerung des Spiegels derzeit noch nicht per Rechner erfolgen kann, muss der Bediener erstmals das Zielen üben. Die bisherigen Objekte - Sonne und Mond - sind mit über 0,5 Grad Scheibendurchmesser relativ groß und daher gut anzupeilen. Aber einen Satelliten mit einer 10-Meter-Antenne mit nur 0,2 Grad Öffnungswinkel zu finden, ist schon eine echte Herausforderung. Zur Verdeutlichung: die Satelliten haben die Größe eines PKW und sind ca. 275 Millionen Kilometer entfernt…

Auf der Suche nach NASA-Satelliten Stereo-A und Stereo-B

Die STEREO-Raumsonden sind Satelliten zur Sonnenbeobachtung: Die aufgenommenen Bilder werden als Daten zur Erde gesendet und ausgewertet. Zurzeit bildet die Erde mit den beiden Satelliten ein nahezu gleichschenkeliges Dreieck.

Satellitenpositionen

Abb.2: NASA-Simulation der Satelliten-Positionen
(Quelle: http://stereo-ssc.nascom.nasa.gov)

Beide Satelliten entfernen sich auf einem Kreisbogen langsam von der Erde weg und werden sich - wenn keine Bahndatenkorrektur erfolgt - zum Jahreswechsel 2014/15 hinter der Sonne kreuzen.

Satellitenpositionen

Abb.3: NASA-Simulation der Satelliten-Positionen
(Quelle: http://stereo-ssc.nascom.nasa.gov)

Die beiden Satelliten können durch ihre Position Bilder von der Rückseite der Sonne übertragen. Es ist möglich, aus den Daten eine dreidimensionale Darstellung der Sonne zu erzeugen. Somit kann man alle Teilchenausbrüche und Felder auf der Sonne beobachteten und es ist abschätzbar, wann ein Sonnenfleck „um die Ecke kommt“ und von der Erde aus sichtbar ist.

Bilder von den Empfangssignalen

Die Empfangssignale wurden mit dem Programm SDR14 (Software defined radio) aufgenommen.
Die nachfolgenden Abbildungen zeigen den Signalträger von Stereo-A einmal mit kleiner und mit hoher Auflösung des Empfängers.

 Messung Stereo A gering

Abb.4: Signal von STEREO-A in geringer Auflösung

Messung Stereo A hoch

Abb.5: Signal von STEREO-A in höherer Auflösung

Nun folgt der Signalträger von Stereo-B mit kleiner und hoher Auflösung des Empfangs:

Messung Stereo B gering

Abb.6: Signal von STEREO-B in geringer Auflösung

Messung Stereo B hoch

Abb.7: Signal von STEREO-B in höherer Auflösung

Die Registrierung um 12:29 von Stereo-A ergab ein stärkeres Signal, als das von Stereo-B - dies ergibt eine intensivere Rotfärbung in Bild. Um 12:47 UTC wurde jedoch die Trägerleistung von Stereo-A reduziert, dann hatten beide wieder den Gleichstand.

Externe Links

NASA-Deepspace-Network
http://deepspace.jpl.nasa.gov/dsn/
Aktuelle Bilder des NASA-Sonnenteleskops
http://stereo.gsfc.nasa.gov/
Allgemeine Infos zu den NASA-STEREO-Satelliten
http://de.wikipedia.org/wiki/STEREO und http://stereo-ssc.nascom.nasa.gov/