WISE

So, heute ein neuer Blog mit einem rein informativen Charakter. Einige haben ja den gestrigen Blog für Ernst genommen. Tut mir leid, aber bis zum 1.4. wollte ich damit nicht warten. Und ich will schon ankündigen dass es noch mehr solche Blogs gibt. Vielleicht achtet aber auch jemand mal auf die Kategorie die direkt unter der Überschrift zu finden ist: Was unter „Satire“ eingeordnet ist, sollte man nicht für allzu ernst nehmen…. Der heutige Blog entstand durch die Aktualisierung meiner Webseiten und behandelt den IR-Satelliten Wise:

WISE SatellitDer Wide Infrared Survey Explorer WISE ist die dritte Mission, welche eine komplette Karte des infraroten Himmels erstellen soll (nach IRAS und Akari). Ziel ist es die Zahl der leuchtschwachen IR Quellen wie braunen Zwergen (Gasriesen, bei denen es nicht zu einer Kernfusion kam, die aber noch durch die Kontraktion aufgrund ihrer Masse Infrarotstrahlung abgeben), Gasnebeln in denen gerade Sterne entstehen und bei denen die Gasscheibe Infrarotstahlung absorbiert, aber auch sehr entfernte Galaxien, bei denen durch den Dopplereffekt die Strahlung inzwischen ins Infrarote verschoben ist zu beobachten.
Er arbeitet daher den beiden Missionen zu, die derzeit Detailuntersuchungen von Einzelobjekten durchführen. (Spitzer und Herschel).

WISE wurde am 14.12.2009 mit einer Delta 7320 in einen 525 km hohen sonnensynchronen Orbit gestartet. Der lediglich 661 kg schwere Satellit hat eine Höhe von 2,85 und ist 2 m lang und 1,73 m breit. Mehr als die Hälfte des Gewichts macht das Hauptinstrument aus: ein 347 kg schweres Teleskop in seinem Kryostaten. (Bild Links die große „Thermosflasche“). Der Kryostat hat eine Länge von 1,85 m und einen Durchmesser von 1,17 m. In ihm befindet sich ein Teleskop mit einer Öffnung von 40 cm, daran angeschlossen sind mehrere Kameras.

In dem Orbit wird der Satellit 11 s lang ein Gebiet beobachten, eine Aufnahme mit dieser Belichtungszeit anfertigen und dann das Teleskop leicht in die Flugrichtung bewegen um die nächste Aufnahme an diese anzuschließen. Durch die Rotation der Erde um die Sonne sollte er so den gesamten Himmel in 180 Tagen abtasten. Der Bereich um den Äquator wird dabei achtmal aufgenommen, bei den Himmelspolen sind es dagegen 1000 Aufnahmen, da sich die Aufnahmen überlappen. Pro Tag fertigt der Satellit rund 7.500 Aufnahmen an. Gekühlt wird der Kryostat mit 15,7 kg festem Wasserstoff – nicht superflüssigem Helium wie bei anderen Satelliten. Es verdampft und sollte nach 10 Monaten verbraucht sein, was für eineinhalb komplette Abtastungen ausreichen sollte, inklusive eines Monats um die Systeme des Satelliten nach dem Erreichen des Orbits zu überprüfen und in Betrieb zu nehmen.

Der Satellit wurde sehr einfach aufgebaut. Er besteht neben dem vakuumdichten Kryostaten aus einem separaten Spacecraft-Bus. Die einzigen beweglichen Teile sind der Spiegel im Teleskop um die Bewegung des Satelliten auszugleichen und die Reaktionsschwungräder im Bus. Ein 2,0 x 1,6 m großes Solarpanel an der Seite liefert 551 Watt Strom und verhindert durch die Abschattung eine zu schnelle Erwärmung des Satelliten. Ein Bordcomputer auf Basis des RAD750 Prozessors speichert die Daten und steuert den Satelliten. Viermal am Tag wird ein TDRS Satellit der NASA angefunkt und die Daten mit 100 MBit übertragen. Das dauert jeweils 15 Minuten.

Startracker Kameras, Laserkreisel, Magnetometer und 14 Sonnensensoren geben Auskunft über die räumliche Orientierung des Satelliten und seine Position im Orbit. Reaktionsschwungräder verändern die Lage. Die gesamte Mission kostet die NASA 320 Millionen Dollar.

Das Teleskop ist recht komplex aufgebaut und besteht aus 11 goldbeschichteten Spiegeln oder Spiegelsegmenten. Alleine vier Spiegelsegmente ergeben den Hauptspiegel. Sie werfen das Bild auf einen planen Spiegel. Der komplexe Aufbau ist durch die Rotation des Scanspiegels nötig. Im Fokus des Teleskops befinden sich vier Kameras mit CCD Sensoren, aber im Infraroten empfindlich. Jede Kamera bildet ein Gebiet von 47 x 47 Bogenminuten ab. Die räumliche Auflösung beträgt 6 Bogensekunden bei einer Wellenlänge von 3,4, 4,6 und 12 Mikrometern und 12 Bogensekunden bei 22 Mikrometern Wellenlänge. Es wurde auf die langwelligeren Bereiche verzichtet, die von anderen Satelliten beobachtet werden, dafür können aber CCD-Sensoren eingesetzt werden die es im Infrarotbereich auch bis ins mittlere Infrarot gibt – sie haben viel mehr Bildelemente als die bei höheren Wellenlängen üblichen Einzelsensoren, dadurch erreichen sie auch eine höhere Ortsauflösung. Die Auflösung von 6 bzw. 12 Bogensekunden ist wesentlich höher als bei früheren Missionen. Akari erreichte nur 30 – 50 Bogensekunden und IRAS 1.800 Bogensekunden.

Sh2-284 Nebel im EinhornAlle vier Kameras haben IR-CCD Sensoren mit 1.032.256 Pixelelementen. Die drei kurzwelligen bestehen aus HgCdTe Elementen (HAWAI 1RG), das CCD für die Aufnahmen bei 22 m aus Silizium, dotiert mit Arsen. Das Teleskop wird auf 12 K gekühlt. Die beiden langwelligen Sensoren noch tiefer auf 8 K und die beiden kurzwelligen Sensoren auf 32 K. Dafür gibt es diesen beiden Sensoren kleine Heizelemente.

Nach dem Start wurde der Satellit am 14.1.2010 in Betrieb genommen. Am 16.7.2010 war die erste Durchmusterung beendet. Schon am 10.8.2010, also früher als vorgesehen fing das Teleskop an sich langsam aufzuwärmen. Der erste Vorrat mit Kühlmittel war nun erschöpft. Bis dahin hatte der Satellit 1,5 Millionen Aufnahmen gemacht, 29.000 Asteroiden und rund 100 braune Zwerge entdeckt. Am 4.10.2010 war die Temperatur soweit angestiegen, dass die beiden langewelligen Sensoren bei 12 und 22 Mikrometern abgeschaltet wurden. Die beiden kürzerwelligen können solange betrieben werden bis die Temperatur auf 32 K angestiegen ist. Bis dahin hatte WISE 1,8 Millionen Aufnahmen gemacht, 33.500 Asteroiden entdeckt, 19 Kometen und 120 Braune Zwerge nahe des Sonnensystems. Die Suche nach letzten die nur in unmittelbarer Distanz (wenigen zehn Lichtjahren) nachweisbar sind weil ihre IR-Strahlung sehr schwach ist galt als ein wichtiger Punkt im Beobachtungsprogramm.

Bis zum 1.2.2011 stieg die Temperatur auf 73 K an und der Satellit wurde abgeschaltet. Nach einem Jahr Betrieb hatte nun den Himmel zweimal abgetastet (bei 3,4 und 4,6 Mikrometer). Bei 12 und 22 Mikrometern gab es eine komplette Durchmusterung. Ein weiterer Betrieb war nun nicht mehr sinnvoll, da bis zur nächsten Durchmusterung in 6 Monaten die beiden verbliebenen Detektoren sich zu sehr erwärmt hätten um noch gute Bilder zu liefern. Bild oben: Der Nebel Sh2-s84 im Sternbild Einhorn. Farben: Blau 3,4 Mikrometer, Zyan: 4,6 Mikrometer, Grün: 12 Mikrometer Rot: 22 Mikrometer. Höhere Wellenlängen entsprechen tieferen Temperaturen (12 Mikrometern etwa Zimmertemperatur)

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