Steuerungstechnik Sterne zählen in der Wüste

Im Jahr 2005 errichtete ein internationales Team unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie ein modernes 12-Meter-Radioteleskop für die Submillimeter-Astronomie in 5100 Metern Höhe. Das Atacama Pfadfinder Experiment (Apex) fand nämlich auf der ausgedörrten Chajnantor-Hochebene in der chilenischen Atacamawüste statt: Die trockene Hochebene ist einer der besten Plätze für diese Art astronomischer Untersuchungen. Sie wird nur vom weit unzugänglicheren und unwirtlicheren Südpol übertroffen.

Die Submillimeter-Strahlung von molekularen Spektrallinien und von interstellarem Staub erlaubt eine einzigartige und nahezu ungehinderte Sicht auf die Entstehungsgebiete von Sternen und Galaxienkerne - von der Milchstraße bis hin zu den entferntesten Galaxien und Quasaren im frühen Universum. Im Submillimeterbereich offenbart sich das kalte Universum: Strahlung dieser Art senden insbesondere die ausgedehnten kalten Molekülwolken aus, die sich im interstellaren Raum befinden und deren Temperaturen nur wenige Zehntel Grad über dem absoluten Nullpunkt liegen. In ihrem Inneren entstehen aus Gas und Staub neue Sterne. Im Bereich des sichtbaren Lichts betrachtet, sind die betreffenden Gebiete des Universums aufgrund des hohen Staubgehalts in der Regel undurchsichtig. Im Millimeter- und Submillimeterlicht dagegen werden hell leuchtende Strukturen sichtbar.

Den Mindestabstand wahren

Da die Sonne den Himmel im Submillimeterbereich im Gegensatz zum optischen Licht nicht überstrahlt, sind Messungen mit Apex rund um die Uhr möglich. Doch bei Tagesbeobachtungen muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass ein Mindestabstand zur Sonne eingehalten wird. Denn bei einer direkten Ausrichtung des Teleskops auf die Sonne beziehungsweise bereits bei gewissen Winkelabständen kann sich wegen der sehr gut reflektierenden Oberfläche des Teleskops sehr viel Wärmeenergie auf den Fokus und die Empfangsgeräte konzentrieren und großen Schaden anrichten. Bei der Planung des Teleskops wurden daher Signalgeber vorgesehen, die die Unterschreitung des erforderlichen Mindestabstandes zwischen Teleskop und Sonne durch ein optisches und akustisches Warnsignal anzeigen. Die Wahl fiel auf die NHL-Signaltürme von Patlite, weil sie sich mithilfe des netzwerkbasierten Betriebs leicht in die Steuerungs-Software des Teleskopes integrieren ließen. Mehrere kompakte Signaltürme wurden in verschiedenen Bereichen des Teleskopsystems installiert. Zusätzliche Hardware wie beispielsweise PCs war dafür nicht erforderlich. Das ist von Vorteil, denn innerhalb des Teleskops ist das Platzangebot ausgesprochen beschränkt.

Einzelabfragen möglich

Die Signaltürme wurden über ihre UDP-Kommandos in das auf Corba-basierende (Common Object Request Broker Architecture) Steuersystem des Teleskops eingepflegt. Da die drei Signalmodule (rot, gelb und grün) sowie der Alarmgeber als separate Eigenschaften einer objektorientierten Komponente ausgeführt sind, können sie von den Applikationen einzeln abgefragt und gesteuert werden. Eine Applikation berechnet ununterbrochen den Winkelabstand der Teleskopsichtlinie zur Sonne und schaltet bei Unterschreitung des Grenzwerts die rote Signalleuchte und den Alarmgeber ein. Dabei werden verschiedene Blink- und Alarmmuster genutzt, um eine weitere Annäherung an die Sonne mit jeweils intensiver werdenden Alarmen darzustellen. Die gelbe und grüne Leuchte zeigen den Beobachtungs- und Bewegungsstatus des Teleskops an. In Notfallsituationen, wie beispielsweise Feuer im Teleskop, blinken die roten und gelben Leuchten gemeinsam.

Netzwerküberwachung von außen

Das Gerät zur NHL-Netzwerküberwachung kontrolliert die Funktionen von bis zu 24 Netzwerkkomponenten und fungiert dabei als Ping-Gerätemonitor. Sobald eine Ping-Antwort ausfällt - im Fall des Teleskops also der Abstandsgrenzwert unterschritten wird - warnt der NHL-Signalturm den Administrator durch ein Licht-/Ton-Signal. Überdies zeigt der NHL-Turm die von Routern, Druckern oder Switches im Fall einer Fehlfunktion erzeugten SNMP-TRAP-Mitteilungen als Licht-/Ton-Signal an. Zudem kann er zur Überwachung wichtiger Hintergrundanwendungen implementiert werden. Auf Wunsch verschickt er sogar eine E-Mail mit bis zu acht Ereignissen. Mit einer speziellen NHL-App für das Smartphone lässt sich der Systemstatus jederzeit mobil kontrollieren und quittieren.

Die Kontrolle des NHL erfolgt durch Remote-Shell-Befehle in Verbindung mit handelsüblicher Management-Software. Das gesamte Set-up des Signalturms lässt sich per Webbrowser über seine IP-Adresse vornehmen. Auch integrierte Firmware kann der Anwender einfach per Webbrowser aktualisieren. Abgestimmt auf das jeweils auftretende Ereignis zeigt der NHL-Signalturm ein anderes Blinkmuster und gibt auf Wunsch vier verschiedene Summtöne von langsam intermittierend bis ununterbrochen von sich. Diese Möglichkeiten nutzen auch die Astronomen des Apex-Teleskops und werden so bei der Bedienung des Radioteleskops durch die Signaltürme unterstützt.