Bildstabilisierungs-Einheit für PHI

PHI benötigt eine interne Bildstabilisierung ("image stabilization system" oder ISS) für das High Resolution Telescope (HRT), um die unvermeidlichen Mikro-Vibrationen des Satelliten auszugleichen, welche durch die Drallräder hervorgerufen werden. Die Bildstabilisierung des HRT wird mit Hilfe eines Correlation Trackers (CT) realisiert, der im geschlossenen Regelkreis einen Piezo-getriebenenen schnellen Kippspiegel im Strahlengang des HRT steuert. Der Sensor des CT ist eine schnelle CMOS-Kamera mit einer Bildrate von 300 Hz bei einem Gesichtsfeld von 100 x 100 Pixeln. Dieser 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 sicherstellt.

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 beträgt 30 Hz; unterhalb 5 Hz werden auftretende Vibrationen um mindestens den Faktor 30 reduziert und zwischen 5 und 10 Hz beträgt die Dämpfung mindestens den Faktor 10. Unter normalen Bedingungen beträgt die verbleibende Bildbewegung weniger als 0,1 Bogensekunden. Als Kippspiegel wird der Sekundärspiegel des Teleskops verwendet, um die Anzahl der optischen und mechanischen Komponenten zu minimieren. 

Nach dem Start des Satelliten im Februar 2020 wurden erste Tests während der Inbetriebnahme- und Kalibrierungsphase durchgeführt. Sie zeigten, dass das Bildstabilisierungssystem auch im Weltraum einwandfrei funktioniert und das Zittern des Satelliten ausgleicht. Während der Inbetriebnahme- und Reisephase, die bis 2022 andauert, werden weitere Tests durchgeführt, um die Instrumente zu verifizieren und zu optimieren. Am KIS werden Simulationen mit einem Labormodell durchgeführt, um die Leistung des Systems zu verbessern. Die Verifikationsphase wird von KIS während der gesamten Zeit technisch und wissenschaftlich unterstützt. Durch den Betrieb der Observatorien auf Teneriffa hat das KIS die sehr wichtige Möglichkeit, die Beobachtungen des Solar Orbiter mit bodengestützten Beobachtungen zu koordinieren und zu unterstützen. Dies ist das erste Projekt am KIS, das die Einhaltung von Standards für Weltraum-Missionen erfordert, was auch für andere Projekte von Vorteil sein kann.