Instrumentation: Design and Construction

  • Team

  • Dr. Urs Graf (PI, PH1)
  • Dr. Philipp Müller (AIfA)
  • Dr. Oliver Ricken (MPIfR)

Überblick

„S steht für Support, da wird die Wissenschaft, die in den anderen Projekten betrieben wird, durch Technologie unterstützt.“

Das Herzstück moderner Astronomie sind leistungsfähige Beobachtungsinstrumente, die den Astrophysikern hochwertige Daten liefern können. Eine enge Verbindung zwischen Wissenschaft und zugrunde liegender Technologie ist von Seiten der Astronomie wichtig, um einen direkten und zuverlässigen Zugang zu Beobachtungsdaten zu gewährleisten. Gleichzeitig wird so für die Entwicklung der Beobachtungsinstrumente eine optimale Anpassung an die Bedürfnisse der Astronomen ermöglicht. Die Grundlagenforschung, wie sie für die Entwicklung und Verwendung von Lokaloszillatoren (D2) und Detektoren (D3) nötig ist, muss dabei durch solide technische Expertise für die letztendliche Implementierung der entwickelten Technologie im Observatorium ergänzt werden. Dies ist Aufgabe des Projektes S. „Technologie heißt, dass ich eine Truppe von vier Ingenieuren habe, und mit denen werden Empfänger gebaut, Empfänger betreut, betrieben, gewartet und verbessert“, beschreibt Projektleiter Urs Graf.

Die hohen laufenden Kosten an den Observatorien erfordern dabei absolut zuverlässige Instrumente, die mit höchster Effizienz bei optimaler Performance am Teleskop betrieben werden können: „Wenn ich nur demonstrieren will, dass ich einen Detektor habe, der unter Laborbedingungen eine bestimmte Empfindlichkeit hat, dann ist das zwar schön, aber als Empfänger im rauen astronomischen Einsatz taugt das noch nicht unbedingt. Da muss dann erst noch die gesamte Infrastruktur drum herum so aufgebaut werden, dass das zuverlässig und unter allen Bedingungen funktioniert“, so Urs Graf. Die hohe Bedeutung, die damit der Qualität der genutzten Technologie zukommt, schlägt sich allerdings nicht direkt in wissenschaftlichen Veröffentlichungen nieder, sondern nur indirekt über erfolgreiche astronomische Forschungsprojekte, die auf der Grundlage der Beobachtungstechnologie durchgeführt werden konnten. Diese Tatsache hebt Projekt S von den anderen Forschungsprojekten des SFB ab und gibt ihm einen besonderen Status im Rahmen der 15 Projekte.

Ziel der ersten Antragsperiode im Projekt S war beispielsweise der komplette Aufbau eines Empfängers für die Laborspektroskopie, in der die gleichen Messtechniken wie in der Astronomie angewendet werden. Dieser Empfänger ist nahezu fertig gestellt und muss nur noch die Phase der Labortests durchlaufen. Ein weiteres geplantes Ziel war die Verbesserung des GREAT Empfängers, der an Bord des SOFIA Flugzeugobservatoriums betrieben wird. Hier wurden bisher schon einige Komponenten hergestellt, die nach und nach in den Empfänger eingebaut werden und teilweise bereits mit SOFIA geflogen sind. „Für GREAT konkret steht jetzt an, dass wir GREAT erweitern von einem Ein-Pixel-Empfänger, also einem Instrument das nur einen Punkt am Himmel sehen kann, zu einer kleinen ‚Kamera’ von genau sieben Pixeln, womit man dann die sehr teure Flugzeit auf SOFIA um einen Faktor sieben effizienter nutzen kann“, schildert Urs Graf die weiteren Pläne.

Ausgewählte Publikationen


 

In 2012
Heyminck, S., Graf, U. U., Güsten, R., et al., GREAT: the SOFIA high-frequency heterodyne instrument. A&A, 2012, 542, L1

In 2007
Wagner-Gentner, A., Graf, U. U., Philipp, M., et al., A simple method to design astigmatic off-axis mirrors. Infrared Physics and Technology, 2007, 50, 42

In 2006
Wagner-Gentner, A., Graf, U. U., Rabanus, D., et al., Low loss THz window. Infrared Physics and Technology, 2006, 48, 249

Lüthi, T., Rabanus, D., Graf, U. U., et al., Expandable fully reflective focalplane optics for millimeter- and submillimeter-wave array receivers. Review of Scientific Instruments, 2006, 77, 4702

In 2001
Graf, U. U., and Heyminck, S.. Fourier Gratings as Submillimeter Beam Splitters. IEEE Trans. AP, 2001, 49, 542