Sonnenscan mit Hindernissen

Am Montag den 8. August 2016 trafen wir uns zu einem zweiten Feldversuch, bei dem es speziell um die Sonne gehen sollte. Die Sommerzeit eignet sich für einen Sonnenscan besonders gut, weil die scheinbare Sonnenbahn weit oberhalb der störenden TV-Satelliten verläuft.

Obwohl wir beim ersten Feldversuch schon ein paar Erfahrungen gesammelt hatten, stellte uns dieser Sonnenscan auf eine harte Probe.
Zu allererst mußte geklärt werden, ob sich nach dem Aktualisieren der Handcontrollerfirmware auf Version 3.38.09 die AZ-EQ6 Montierung per ASCOM immer noch so ansteuern läßt wie vorher. Denn durch die damit verbundene Einführung eines neuen Kommunikationsprotokolls waren wir gezwungen, statt des bewährten Celestron-Treibers auf einen neuen Skywatcher-Treiber umzustellen. Leider stellte sich dabei heraus, dass der RD-Scan Modus nicht mehr zur Verfügung steht, weil die ASCOM Funktionen SetDeclinationRate und SetRightAscensionRate nicht unterstützt werden. Konkret bedeutet das für uns, das wir nur noch eine Himmelsabtastung ohne Kompensation der Erddrehung durchführen können (XY-Scan).
Die nächste Herausforderung bestand darin, dass es uns nicht gelingen wollte  einen Signalpegel von der Sonne zu erhalten. Nach mehreren erfolglosen Versuchen entschlossen wir uns den Meßaufbau zu überprüfen. Dabei stellte sich heraus, dass aufgrund einer durchgebrannten Sicherung die Speisespannung für den LNB ausgefallen ist. Nach Auswechseln der Sicherung war dieser Hinderungsgrund beseitigt. Für zukünftige Feldmessungen haben wir uns vorgenommen den Meßaufbau erst unter Strom zu setzen, wenn alle Kabel angeschlossen sind.
Die letzte Hürde bestand darin, den Spiegel korrekt auf die Sonne auszurichten. Das Wissen um eine Auflösegenauigkeit von 1-2° verleitete uns zu der falschen Annahme, dass es nicht schwer sein kann, das Sonnensignal mit ein paar Suchschwenks zu erfassen. Die Praxis sah aber ganz anders aus. Ein XY-Scan half uns schließlich, die Sonne zu finden und einzustellen. Wir waren überrascht, wie selbst geringe Abschattungen, Erschütterungen und Windböen ausreichen, das Signal signifikant zu beeinflussen.
Um zukünftige Sonnenbeobachtungen effektiver durchführen zu können, zeichneten wir mit einem Bleistift den Schattenwurf des LNBs auf der Schüssel nach. Diese Markierung wird uns hoffentlich das nächste Mal helfen den Versuchsaufbau schneller auszurichten.

Messung 1 (XY-Scan)

Wie schon beschrieben, haben wir mittels XY-Scan das Sonnensignal gesucht und gefunden. In einem Intensitätsdiagramm werden farbkodiert die vom Meßempfänger gelieferten Pegelwerte angezeigt. Aufgrund der relativ geringen Datenrate stehen nicht genug Datenwerte zur Verfügung um eine flächendeckende Darstellung des Signalpegels zu ermöglichen (schwarze Farbe = kein Signalwert verfügbar). Auf eine Interpolation wurde bewußt verzichtet.

Scan1 am 08.08.2016 - XY-Scan SonneBeobachtungsparameter

  • Beginn/Ende: 08.08.2016 16:28 – 16:44
  • Empfänger: MicroRAL10
  • Software: BHB-Radio2 Version 0.22.6.1
  • Scanparameter: XY-Scan Vertikal 3
  • Wetter: sonnig mit Wolken, 25°C, böiger Wind

Messung 2 (Z-Scan)

Eine klassische Methode das Sonnensignal aufzuzeichnen besteht darin, dass Teleskop fest auszurichten und die Sonne „durchlaufen zu lassen“. Dabei entsteht eine charakteristische Signalkurve (Siehe Abbildung).

Scan2 am 08.08.2016 - Z-Scan Sonne

Beobachtungsparameter

  • Beginn/Ende: 08.08.2016 16:53 – 17:01
  • Teleskopausrichtung: Azimut = 251°, Höhe = 32°
  • Empfänger: MicroRAL10, Gain 5 (84x), LNB Horizontal/High
  • Software: BHB-Radio2 Version 0.22.6.1
  • Scanparameter: Z-Scan
  • Wetter: sonnig mit Wolken, 25°C, böiger Wind
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Erster Feldversuch mit dem mobilen Radioteleskop

Nach wiederholten Trockentests in der Werkstatt unserer Sternwarte hat sich nach mehreren Wochen Wartezeit eine Gelegenheit ergeben das mobile Radioteleskop unter freien Himmel aufzubauen.

DSC_0356

Mobiles Radioteleskop beim ersten Einsatz

Am Freitag den 10. Juni 2016 bauten wir hinter der Sternwarte die mobile Variante unseres Radioteleskops auf. Zum Einsatz kam folgende Hardware:

  • Skywatcher AZ-EQ6 Montierung
  • 85cm Offset-Satellitenschüssel
  • 4-fach LNB von Kathrein
  • Toshiba Notebook TECRA S10-117
  • Radiometer MicroRAL10

Das Ziel des ersten Feldversuchs bestand darin, die gesamte Hard- und Software wie bei den Inhouse-Trockentests zum Spielen zu bekommen und natürlich ein paar Signale von außerhalb der Erdathtmosphäre aufzufangen.
Bevor es aber richtig losgehen konnte, mussten wir herausfinden warum das Radiometer andere Signale als bei den Trockentests lieferte. Die Lösung war eigentlich simpel. Im Keller haben wir die ganze Zeit die Wärmestrahlung der Kellerwände empfangen. Unter freiem Himmel war die Ausgangssituation natürlich eine andere. Konkret sah es so aus, dass das Radiometer, sofern die Antenne auf eine „kalte“ Stelle am Himmel gerichtet war, einen stabilen Wandlerwert von 214 lieferte. Im Gegensatz zum Keller gab es (zum Glück) keine Drifteffekte.

Die erste Himmelsabtastung war ein vertikaler XY-Scan zum Auffinden der geostationären Satelliten. Das erste Signal das wir zu sehen bekamen, war aber kein Satellitensignal sondern das „Wärmebild“ der Tanne, welche den linken Bereich des Scanbereichs einnahm.

Feldversuch1-Scan1

Ab Scanbereich-Mitte stellten sich die viel stärkeren Signale der Satelliten ein. Im obigen Bild wurde der Kontrast so eingestellt, dass das Signal der Tanne zu erkennen ist.

Da der Mond günstig stand, konnten wir nicht widerstehen eine Himmelsabtastung in diesem Bereich durchzuführen (RD-Scan). Unter Ausnutzung der grössten Verstärkungsstufe des Radiometers gelang es uns ein Signal aufzufangen, dass den vorläufigen Schluß zulässt, dass wir wirklich den Mond „erwischt“ haben.

Feldversuch1-Scan2

Dem Autor dieses Artikels ist bewusst, dass die Art der Datenpräsentation und -interpretation eher „aus der Hüfte geschossen“ daher kommt. Aber der Zweck des ersten Feldversuchs bestand hauptsächlich darin, dass Gesamtsystem unter freien Himmel zu testen. Es hat sich gezeigt, dass u.a. für zukünftige Versuche geklärt werden muss, wie die AZ-EQ6 Montierung bei Tageslicht korrekt ausgerichtet werden kann.

Juni-Zustandsbericht und Sonnenscan

Aus Zeitgründen war es uns leider nicht möglich zu berichten, daß die Reparatur der Antriebssteuerung im April gelungen ist. Nach wie vor schlagen wir uns mit einem Standfestigkeitsproblem herum. Nach ca. 45 min kommt die Positionsbestimmung der Y-Achse ins straucheln. Dies führt zu einem Abbruch des Y-Scans und verhindert ein komplettes Scanbild, wie man an unserem Sonnenscan vom 08.06.2012 erkennen kann. 😦

  • Beobachtungsobjekt: Sonne
  • A/D-Wandler: DAQ-1200
  • Wetterbedingungen: leicht bis stark bewölkt, 22,4°C, Luftfeuchte 59%
  • Azimut 187,3°
  • Zeitmarke 0 = 08.06.2012 – 12:40:17
  • Zeitmarke 2424 = 08.06.2012 – 13:20:25

Letzter Sonnenscan vor Reparatur

Am 28.03.2012 gelang es uns einen kompletten Sonnenscan durchzuführen (siehe Intensitätsdiagramm).

Azimut = 203,0°
Zeitmarke 0 = 28.03.2012 – 14:00:13
Zeitmarke 1645 = 28.03.2012 – 14:27:19

Dieser Scan wird leider erst einmal der Letzte sein, denn kurz danach gab es einen Kurzschluß in der Antriebssteuerung. Noch ist unklar welcher Antriebsmotor den Geist aufgegeben hat, aber es sieht auf jeden Fall nach Arbeit aus 😦

Sonnenscan im März

Bei guten Wetterbedingungen Ende März ist es uns gelungen einen Sonnenscan durchzuführen. (Siehe Bild)

Scan-Parameter:
– Y-Scan, Azimut 204,3°
– 26.03.2012 14:27 Uhr (Zeitmarke 0) bis 14:46 Uhr (Zeitmarke 1200)
– Leicht bewölkt, +13°C

Zu unserer Erleichterung stimmt der gemessene Höhenwinkel mit der wirklichen Höhenposition der Sonne überein. Das nächste Mal werden wir die Scandauer so wählen, daß die Sonne Zeit hat den Scanbereich komplett zu verlassen.

Ein XY-Scan – (fast) wie er sein sollte

Die im letzten Blog-Artikel erwähnten Positionierprobleme waren „hausgemacht“. Nicht ein Programmierfehler war schuld, sondern die Protokollierfunktion welche eigentlich beim Entdecken von Unregelmäßigkeiten helfen sollte war der Verursacher der Störungen. Je länger das Programm lief, umso mehr Protokolldaten fielen an. Ab einer bestimmten Datenmenge kam es gerade in zeitkritischen Programmphasen zu Verzögerungen. Nach dem Ausschalten der Prokollierfunktion, funktionierten auch längere XY-Scans so wie erwartet, wie man an dem folgenden Diagramm sehen kann:

Auf dem Diagramm kann man sehr gut die Position der verschiedenen Satelliten im Azimutbereich von 161° bis 200° erkennen. Desweiteren kann man sehr gut erkennen, daß im rechten Teil eine Baumkrone und links, oberhalb der Satelliten, ein anderer Baum den Sichtbereich einschränken.
Schade nur, daß die Azimutachse um ca. 4° daneben liegt. Denn das Maximum bei 168° ist das Signal der Astra-Satelliten, welche in Wirklichkeit aber bei 172° zu finden sind.

Mondscan mit neuen Erkenntnissen

Nach dem erfolgreichen Mondscan vom 3. März ergab sich am 5. März die Gelegenheit einen neuerlichen  Scan durchzuführen. Diesmal wurde zur A/D-Wandlung des SAT-Finder-Signals die im Steuer-PC eingebaute Datenerfassungskarte (NI-DAQ 1200, 12 Bit Wandler) genutzt.

Beobachtungsobjekt = Mond
Azimut = 202,5°
Scan-Startzeit = 05.03.2012 – 22:51:58 (Zeitmarke 0)
Scan-Endzeit = 05.03.2012 – 23:24:37 (Zeitmarke 1964)
Wetterbedingungen = klar, +3°C

Dieser Scan wurde mit einer neueren Version der Visualisierungssoftware erstellt. Auf dem Diagramm geht die Zeitachse von links (Zeitmarke 0) nach rechts (Zeitmarke 1742).

Leider mußten wir auch erkennen, daß es bei längeren Scans zu Unregelmäßigkeiten kommen kann die zu einem Abbruch des Scans führen. Mit weiteren Testläufen werden wir diesem Fehler hoffentlich eingrenzen können.