Weltraumbeobachtung
Technologien zur Weltraumbeobachtung umfassen die verschiedensten Geräte und Systeme zur Erforschung des Weltraums jenseits der Erdatmosphäre. In optischen Teleskopen fangen Linsen oder Spiegel das sichtbare Licht ein und verstärken es, um Himmelskörper wie Sterne, Galaxien und Nebel höchst detailliert darzustellen. Radioteleskope erfassen und analysieren die von Objekten im Weltraum ausgehende Radiofrequenzstrahlung und ermöglichen dadurch die Erforschung von Phänomenen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind – wie z. B. Pulsare, Quasare oder die kosmische Mikrowellenhintergrundstrahlung.
Optische Teleskope
Optische/bodengestützte/astronomische Teleskope können extrem große Ausmaße annehmen. Relevant ist die optische und mechanische Konstruktion bodengestützter Teleskope, die der Beobachtung künstlicher und natürlicher Himmelskörper dienen.
- Spiegel für optische Teleskope
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Betrifft vor allem Primär- und Sekundärspiegel für bodengestützte Teleskope mit einer oder mehreren Reflexionsschichten. Die Reflexionsschichten solcher Spiegel bestehen aus einem Dielektrikum oder aus einer oder mehreren Metallschichten.
Segmentierte Spiegel
Konstruktion von segmentierten Teleskopspiegeln. Verfahren und Systeme zur Reflexion des Lichteinfalls auf segmentierten Hauptspiegeln. Rotation, Übertragung und Ausrichtung einzelner Segmente.
Durchgehende Fläche
Konstruktion von Teleskopspiegeln mit großer Gesamtfläche.
Spiegelherstellung – Politur
Verfahren und Systeme zur Politur optischer Flächen, z. B. von Spiegeln astronomischer Teleskope. Verfahren zum Formen, numerisch gesteuerten Schleifen und Polieren.
Spiegelprüfung
Verfahren zum Testen der geometrischen Parameter von Spiegeln mit großer Gesamtfläche (z. B. Gravitationsentladung, Nullkompensation, Verfahren von Hindle, computergenerierte Hologramme und Supapertur-Stitch-Verfahren).
Spiegelreinigung
Systeme zur Reinigung von Spiegeln mit großem Durchmesser, einschließlich Abtau-/Schneeschmelzfunktion auf Glasflächen, insbesondere in kalten Klimazonen.
- Optomechanische Halterungen für optische Teleskope
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Speziell an sehr große Spiegel angepasste Halterungen, Stellantriebe oder lichtdichte Anschlüsse.
- Teleskopinstrumentierung – aktive Optik
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Aktive optische Systeme zur Bewahrung der Oberflächenqualität des Hauptspiegels bei Verwendung des Teleskops und einer hohen Qualität der Back-end-Bildgebung.
- Teleskopinstrumentierung – adaptive Optik
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Mit einer adaptiven Optik (AO) für astronomische Anwendungen können bodengestützte Teleskope mit großer Gesamtfläche eine praktisch nicht mehr beugungsbegrenzte Auflösung erzielen, indem Wellenfrontverzerrungen infolge von Luftunruhen erkannt und korrigiert werden.
Verformbare Spiegel
Verformbare Spiegel kompensieren in adaptiven optischen Systemen Wellenfrontverzerrungen infolge von Luftunruhen, thermische Halos usw.
Wellenfronterfassung
Wellenfrontsensoren in AO-Systemen erfassen in Echtzeit Daten zur Phasenverzerrung der Wellenfront dynamischer Ereignisse.
Laserleitsterne für AO-Systeme
Technologien zur Erzeugung von Laserleitsternen einschließlich Natrium-Rotationslaser, die Natriumatome in die Atmosphäre schießen und so einen sehr hellen Leitstern erzielen. Sie erkennen Wellenfrontverzerrungen infolge atmosphärischer Störungen, korrigieren diese mithilfe der adaptiven Optik und verbessern dadurch die Bildauflösung bodengestützter optischer Teleskope erheblich.
Laserleitsterne für AO-Systeme
Adaptive optische Systeme für astronomische Anwendungen
Mit einer adaptiven Optik (AO) für astronomische Anwendungen können bodengebundene Großteleskope eine Auflösung nahe der Beugungsgrenze erzielen, indem Wellenfrontverzerrungen infolge von Luftunruhe erkannt und korrigiert werden.
- Teleskopinstrumentierung – Spektrometrie
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Alle spektroskopischen Anwendungen in der Astronomie, einschließlich Erfassung des Spektrums von Himmelskörpern. Diese Abfrage sucht nach den Begriffen Spektrometer, Spektralphotometer und Spektrograph.
Spektrometrie
Interferometrische Spektrometrie
Geräte mit Amplitudenkorrelation, Geräte ohne bewegliche Teile, Geräte kompakter oder symmetrischer Bauweise, Geräte mit beweglichem Spiegel, Geräte mit Refraktometer-Scan, Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie.
Interferometrische Spektrometrie
Beugungsgitter für Spektrometer
Beugungsgitter zur Aufteilung der Wellenlängen und räumlichen Trennung der Spektralkomponenten des Lichts und anschließenden spektroskopischen Messung.
- Teleskopinstrumentierung – Bildgebung
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Technologien zur Erzeugung hochauflösender Bilder von Himmelskörpern mit hoher Detailgenauigkeit und Präzision.
Bildgebungssysteme für Teleskope
Aspekte von Bildgebungssystemen für Teleskope, wie z. B. optische Konstruktion, hochauflösende und hyperspektrale Bildgebung.
Bildgebungssysteme für Teleskope
Interferometrische Bildgebung
Interferometrische Bildgebungsverfahren wie optische Bildgebung mit synthetischer Apertur.
Gekrümmte Sensoren
Technologien in Bezug auf gekrümmte Sensoren zur Reduktion von Abbildungsfehlern durch Bildgebungssysteme.
Freiformoptik
Konstruktion von Freiformoptik-Systemen und Anwendung auf Bildgebungssysteme (nicht auf astronomische Anwendungen begrenzt).
Radioteleskope
Bei Radioteleskopen handelt es sich um Antennen, die zur Weltraumbeobachtung die von astronomischen Objekten ausgehende Radiofrequenzstrahlung erfassen. Am häufigsten werden solche Systeme als Großanlagen mit enormen Reflektorflächen am Boden oder an Bord von Raumfahrzeugen realisiert. Die Trägerstrukturen und Antenneneigenschaften sind wesentliche Faktoren für die Qualität der Signale, die den Empfänger erreichen.
- Reflektor
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Bei Radioteleskopen mit Einzelreflektor wird ein Reflektor über einen mit einem Empfänger verbundenen Feeder beleuchtet. Es muss nur eine Oberfläche hergestellt werden, an der aber häufig Übertragungsprobleme auftreten. Bei Radioteleskopen mit Doppelreflektor werden zwei Reflektoren über einen mit einem Empfänger verbundenen Feeder beleuchtet; typische Bauformen sind das Cassegrain- oder das Gregory-Teleskop. Es werden mehrere Oberflächen hergestellt, aber die Kreuzpolarisierung ist der von Einzelreflektoren überlegen, und der Feeder ist besser zugänglich.
Einzelreflektor
Doppelreflektor
Reflektor – flexible Form
Reflektoren für Radioteleskope mit flexibler Form lassen sich vor Ort an spezifische konstruktive oder leistungsbezogene Bedingungen anpassen. Eine Reflektoranpassung kann in Echtzeit oder in der Konstruktionsphase erfolgen.
Reflektor – segmentierte Bauweise
Segmentierte Reflektoren für Radioteleskope bestehen aus vielen einzelnen Segmenten, was die Herstellung und Montage großer Anlagen vereinfacht.
- Trägerstrukturen
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Trägerstrukturen für die Reflektoren von Radioteleskopen liegen in der Regel außerhalb des Sichtfelds des Teleskops, wobei sich Trägerstrukturen für Subreflektoren häufig in diesem befinden.
Trägerstrukturen für die Reflektor-Feeder von Radioteleskopen liegen in der Regel innerhalb des Sichtfelds des Teleskops; Beispiele hierfür sind Streben, Ketten oder andere Halterungen.
Trägerstrukturen für Reflektoren
Trägerstrukturen für Reflektoren
Trägerstrukturen für Feeder
- Bewegung
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Radioteleskope sind so konstruiert, dass sie sich vollständig oder in Teilen bewegen und dadurch unterschiedlich ausrichten lassen. Hierbei sind verschiedene Konfigurationen möglich: So kann z. B. der Reflektor fest montiert sein, der Feeder aber seine Richtung ändern, oder umgekehrt ist der Feeder fest montiert, der Reflektor kann aber seine Ausrichtung ändern.
Mechanische Zwei-Achsen-Bewegung des gesamten Systems
Mechanische Zwei-Achsen-Bewegung des gesamten Systems
Beweglicher Feeder, fest montierter Reflektor
Beweglicher Feeder, fest montierter Reflektor
Beweglicher Reflektor, fest montierter Feeder
- Feeder
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Als Feeder für Radioteleskope kommen z. B. verjüngte Lichtwellenleiter oder Phased-Arrays zum Einsatz, also eine Anordnung mehrerer Antennenelemente, deren Ein- und Ausgabe über ein Phasennetzwerk kombiniert wird.
Verjüngte Lichtwellenleiter
Phased-Arrays
- Reduktion unerwünschter Effekte
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Lösungen zur Reduktion von Randstreuung, Aperturverlust, Übertragungseffekten und Polarisationsfehlern in Reflektorkonstruktionen für Radioteleskope.
- Antennenelemente mit Direktstrahlung
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Antennenelemente für Radioteleskope, die ohne Reflektor auskommen, zu denen auch Phased-Arrays mit Direktstrahlung gehören.