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94 IV. Instrumentelle Entwicklungen Abb. IV.4.1: Aufbau des Instruments CHEOPS (Entwurf) Abb. IV.5.1: Das Konzept der Differentiellen Delaylines für PRIMA. In einem Vakuumtank befinden sich jeweils zwei linear verstellbare Retroreflektorteleskope. Optische Wegunterschiede werden sowohl durch Verschiebungen des gesamten Teleskops als auch durch feinste Veschiebungen des kleinen dritten Spiegels erreicht. Ein Laser-Messsystem misst diese Verschiebungen mit Nanometergenauigkeit. Retroreflektor- Teleskop Piezoaktuator Hauptaktuator Bewegungsmechanismus IV.5 Differentielle Delaylines für VLTI-PRIMA An der Europäischen Südsternwarte (ESO) wird zur Zeit das Instrument für »Phase-Referenced Imaging and Micro- arcsecond Astrometry« (PRIMA) für das Very Large Telescope Interferometer (VLTI) auf dem Cerro Paranal in Chile entwickelt. Das MPIA ist an diesem Projekt beteiligt. Mit PRIMA werden gleichzeitig zwei Objekte innerhalb eines größeren Gesichtsfeldes (Durchmesser: 1 Bogenmi- nute) interferometrisch zu beobachten sein. Wenn ei- Vakuumtank Ein- und Austrittsfenster
nes der beiden Objekte als Referenzstern benutzt wird, können für das andere Objekt Störungen durch atmosphärische Turbulenz in Realzeit kompensiert werden, was zu einer erhöhten Winkelauflösung und größerer Empfindlichkeit führt. Die letztlich angestrebte astrometrische Genauigkeit (Positionsmessung am Himmel) von 10 Mikrobogensekunden – das entspricht dem schein- baren Durchmesser eines menschlichen Haares in 2 000 km Entfernung – wird PRIMA jedoch erst durch die Hinzufügung von Differentiellen Delaylines erreichen. Das MPIA ist leitender Partner in einem internationalen Konsortium (gemeinsam mit den Sternwarten Leiden und Genf) zur Entwicklung dieser Differentiellen Delaylines sowie der gesamten astrometrischen Datenre- duktions-Software. Schwerpunkt der Arbeiten am MPIA ist die Entwicklung der optomechanischen Komponenten, einer Art hochpräzisen und beweglichen Katzenaugen- Teleskops mit 20 cm Öffnung. In Verbin-dung mit einem linearen Bewegungsmechanismus und im Vakuum angeordnet, werden diese Delaylines optische Wegunterschiede von bis zu 12 cm Nanometer-genau aus- gleichen; das entspricht einer Genauigkeit von 1 : 10 8 . Derzeit befindet sich das Projekt noch in der vorläufigen Designphase. Es werden Fehlerbudgets und Herstellungstoleranzen für das optische System und verschiedene mechanische Konzepte erarbeitet. Die Anforderun gen an mechanische und optische Genaugkeit bewegen sich dabei an der Grenze des technologisch machbaren. Das vorläufige Designreview ist für die erste Jahreshälfte 2005 geplant. Wissenschaftliches Ziel dieser Entwicklung ist die Durchführung eines astrometrischen Planetensuchprogramms. Durch die Beobachtung von kleinen Positionsveränderungen eines Sterns infolge der gravitativen Wechselwirkung mit einem ansonsten unsichtbaren Planeten sollen Saturn- und Uranus-ähnliche Planeten bei bis zu 60 Lichtjahren entfernten Sternen nachgewiesen und deren genaue Massenwerte und Bahnparameter bestimmt werden. Der Abschluss der Instrumentierungsarbeiten und der Beginn des Planetensuchprogramms ist für das Jahr 2007 geplant. (Harald Baumeister, Peter Bizenberger, Thomas Henning (PI), Ralf Launhardt (Projektwissenschaftler, PM Optomechanik), Ralf-Rainer Rohloff, Johny Setiawan, Karl Wagner. Partner: Observatoire de Genève, Sterrewacht Leiden) IV.6 Der Wellenfrontsensor PYRAMIR IV.6 Der Wellenfrontsensor PYRAMIR 95 PYRAMIR ist ein neuartiger Wellenfrontsensor für das nahe Infrarot. Er soll in der Adaptiven Optik ALFA am 3.5-m-Teleskop auf dem Calar Alto zum Einsatz kommen und wird dort den klassischen, im Sichtbaren arbeitenden Shack-Hartmann-Wellenfrontsensor ergänzen. Ähnlich dem Shack-Hartmann-Sensor liefert PYRAMIR ein Signal, das ein Maß für die lokale Neigung der Wellenfront ist. Mit diesem Signal wird die Verformung eines deformierbaren Spiegels so gesteuert, dass die lokale Neigung der Wellenfront korrigiert wird. Die Designphase für PYRAMIR wurde Ende 2003 abge- schlossen. Alle Komponenten – DEWAR, HAWAII-I-Detek- tor, Ausleseelektronik, Echtzeitcomputer, Ansteuerelek- Abb. IV.6.1: Der rote Zylinder innerhalb der Adaptiven Optik ALFA beinhaltet den Wellenfrontsensor PYRAMIR.
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