Bildstabilisierungseinheit für das Instrument PHI

Schema des Bildstabilisierungssystems
ISS Komponenten in PHI Struktur

Image Stabilization System

Vorbemerkung

Im Verlauf der Definitionsphase des Projekts wurde gezeigt, dass die ursprünglich vorgesehene Bildstabilisierung mittels eines Sonnensensors im Strahlengang des Full-Disk-Teleskops nicht mit der erforderlichen Genauigkeit zu realisieren ist. Ein wesentlicher Grund hierfür liegt in unvermeidlichen Mikro-Vibrationen des Satelliten, hervorgerufen durch die Drallräder. Diese Schwingungen sind für sich genommen unkritisch für das Instrument, sie würden aber durch das ursprüngliche Bildstabilisierungssystem verstärkt werden, und somit erheblich zur Bildverschmierung beitragen.

Funktionsweise

Aus diesem Grund wird die Bildstabilisierung des HRT mit Hilfe eines Correlation Tracker (CT) realisiert, der im geschlossenen Regelkreis mit einem piezo-getriebenenen schnellen Kippspiegel im Strahlengang des HRT arbeiten wird. Der Sensor des CT ist eine schnelle CMOS-Kamera, mit einer Bildrate von 300 Hz bei einem Gesichtsfeld von 100 x 100 Pixeln. Der ISS sensor verfügt über eine separate Refokus- und Abbildungsoptik mit einer Pixelgröße von 0.8 Bogensekunden. Diese Pixelgröße ergeben ein Bildfeld und eine Winkelauflösung, die sowohl beim Perihel als auch beim Aphel die Leistungsfähigkeit des CT sichert.

Der Sensor wird über einen Strahlteiler mit Licht versorgt, wobei 98 % des Lichts zur wissenschaftlichen Kamera gehen und nur 2 % für den CT benötigt werden. Die Regelungsbandbreite wird 30 Hz betragen, unterhalb 5 Hz werden auftretende Vibrationen um mindestens einen Faktor 30 reduziert, zwischen 5 und 10 Hz beträgt die Dämpfung mindestens einen Faktor 10.

Als Kippspiegel wird der Sekundärspiegel des Teleskops verwendet, um die Anzahl der optischen und mechanischen Komponenten zu minimieren. 

Status

Die Flugeinheit des ISS wurde im Jahr 2017 am MPS in das Instrument PHI integriert. Anschließend wurde PHI zur integration auf das Solar Orbiter Spacecraft an die ESA bzw. Fa. Airbus ausgeliefert. 

Am KIS finden derzeit Tests und Optimierungen der Flugsoftware statt. Außerdem beteiligt sich das KIS an den end-to-end Tests von PHI. Dabei wird die Flug-Ersatzeinheit (Flight Spare) benutzt.