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Teleskopstruktur und Kuppel

Das GREGOR-Teleskop ist in vollständig offener Bauweise konstruiert. Dies verhindert die Bildung von internen Turbulenzen, die die Abbildung beeinträchtigen. Die Teleskopstruktur ist eine offene, steife Serrurier-Struktur und hat eine Alt-azimutale Montierung. Die Eigenfrequenz der Struktur ist im Bereich von etwa 12 Hz. Die Oberfläche der Teleskopstruktur ist so gestaltet, dass die Temperaturdifferenz zur Umgebungstemperatur kleiner als 0,2° K bleibt. Die Nachführgenauigkeit ist im Bereich 0,2 bis 0,5 Bogensekunden. Die absolute Positioniergenauigkeit liegt im Bereich von unter 1 Bogensekunde. Diese Eigenschaften bleiben auch bei hohen Windgeschwindigkeiten (bis zu 20 m/s) erhalten. Die Teleskopstruktur wurde im Jahr 2004 auf Teneriffa installiert und danach in Betrieb genommen.

Teleskop-Optik

Das Teleskop hat eine Gregory-Konfiguration mit drei abbildenden Spiegeln. Der Primärspiegel (f/1,7) ist temperaturstabilisiert (bei 200W absorbierter Leistung soll die Temperaturdifferenz zur Umgebungstemperatur kleiner als 0,5°C sein). Eine gekühlte Feldblende (F1 field stop) begrenzt das Gesichtsfeld auf nominell 150" (maximal 300") und reflektiert das nicht genutzte Licht aus dem Teleskop. Der elliptisch geformte Sekundärspiegel (M2, F/1,29) vergrößert das Primärbild und erzeugt den Sekundärfokus (F2) 200mm oberhalb der Elevationsachse. Eine Polarimetrie Einheit ist in der Nähe der Sekundärfokalebene in der Symmetrieachse des Teleskop-Tubus eingebaut. Ein elliptisch geformter tertiärer Spiegel M3 (F/3,97) bildet den sekundären Fokus mit Hilfe von M4 und durch den Coudé-Strahlengang (M4, M6, M7) in das Optiklabor auf den tertiären Fokus (F3) ab. Die Justage zwischen M1 und M2 erfolgt mit einem Hexapod, auf welchem M2 montiert ist. Zur Fokussierung beim tertiären Fokus F3 kann der Spiegel M3 axial verschoben werden. Die Bilddrehung, verursacht durch die alt-azimutale Konstruktion, kann durch einen in den Strahlengang hinein bewegbaren Derotator mit drei Spiegeln (M9 - M11) kompensiert werden.

Instrumentenlabor ab 2020

Das Instrumentenlabor befindet sich im 5. Obergeschoss des GREGOR-Gebäudes direkt unterhalb der Teleskop-Plattform. In ihm befinden sich alle Postfokus-Instrumente mit Ausnahme eines Teils des Spektrografen GRIS, welcher im 4. Obergeschoss aufgebaut ist. Das Instrumentenlabor wurde 2020 komplett umgebaut, um die Stabilität und die Abbildungsqualität der Adaptiven Optik erheblich zu verbessern. Damit wurde auch der parallele Betrieb mehrerer Instrumente für verschiedene Wellenlängenbereiche erleichtert. Der Ersatz der bislang torischen Kollimator- und Kameraspiegel der AO zwischen F3 und F4 (M12 und M15) durch außeraxiale Parabolspiegel derselben Brennweite eliminierte eine Fehlerquelle, welche feldabhängige Bildfehler (Astigmatismus und Koma) erzeugte. Diese Abbildung ist jetzt beugungsbegrenzt im sichtbaren Spektralbereich. Diese Konfiguration hat folgende Eigenschaften:

  • Mehr Platz für Postfokus-Instrumente und eine zukünftige multi-konjugierte Adaptive Optik
  • Horizontaler Aufbau der Relay-Optik der AO mit verbesserter Stabilität und einfacherer Justage
  • Wellenfrontsensor nach M15, dadurch Korrektur der Aberrationen aller Spiegel mit Brechkraft
  • 49 mm Pupille gesetzt durch aktiver Fläche des deformierbaren Spiegels
  • 1:1 Abbildung zwischen F3 und F4
  • Perfekte Abbildung im F4 über einen Radius von 60"
  • Dichroischer Strahlteiler nach M15 reflektiert den visuellen Spektralbereich, der infrarote Bereich propagiert weiter zum GRIS
  • Kleine Einfallswinkel verbessert Polarimetrie
  • Die Konfiguration des Eintrittspalts von GRIS und der Spaltbeobachtungsanlage bleiben erhalten - kein Umbau von GRIS
  • Telezentrische Austrittspupille

Die Verwendung einer dichroischen Strahlteilerplatte anstelle der bisherigen (aufwändigen) Pentaprismen erlaubt kleinere Einfallswinkel für bessere Polarimetrie. Es besteht die Möglichkeit, dichroische Strahlteiler mit einer Separationswellenlänge von 650nm oder 900nm einzusetzen, um eine Beobachtung der H-Alpha-Linie entweder den visuellen Instrumenten oder der Spaltbildanlage von GRIS zur Verfügung zu stellen.

Weitere Informationen findet man in dem Bericht GRE-KIS-TN-0019.

Kontrollsystem

Das GREGOR Teleskop-Kontrollsystem besteht aus verschiedenen Modulen. Nachführung, Steuerung der Antriebe, Kühlung des M1 werden von einem System gesteuert, welches vom Hersteller des Teleskops  geliefert wurde. Es empfängt die Befehle zur Positionierung und Nachführung vom GREGOR-Kontrollsystem (GCS). Das GCS ist das Graphische User Interface (GUI) für den Benutzer. Es rechnet die Koordinaten für die Nachführung aus, die durch die Position der Sonne am Himmel und des gewünschten Beobachtungsausschnittes auf der Sonne bestimmt werden. Das Kontrollsystem steuert auch die Bewegungen des Bildderotators und anderer optischer Komponenten im Strahlengang des Teleskops. 

Das GCS erhielt 2019 eine neue Benutzerschnittstelle, welche viele Funktionen vereinheitlicht und den Betrieb des Teleskops sehr vereinfacht. Das Teleskop und die wissenschaftlichen Instrumente werden mit dem CGS von einem Kontrollraum im 3. Obergeschoss gesteuert. Während des wissenschaftlichen Beobachtungsbetriebs ist der Aufenthalt im Instrumentenlabor im 5. Geschoss unerwünscht, um Störungen zu vermeiden.

Die adaptive Optik und die wissenschaftlichen Postfokusgeräte haben eigene graphische Benutzer-Schnittstellen und können mit dem GREGOR Kontrollsystem über eine standardisierte Kommandosprache kommunizieren.