Signaltürme Signaltürme warnen vor Grenzwertunterschreitung

Redakteur: Jan Vollmuth

Der präzisen Ausrichtung des Teleskops kommt bei der astronomischen Erforschung der Sonne eine entscheidende Bedeutung zu. In der Steuerung des APEX-Radioteleskops in der chilenischen Atacamawüste wurden daher Signaltürme mit integrierter Netzwerküberwachung als Signalgeber integriert.

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Beim APEX-Teleskop in der Atacma-Wüste ziegen NHL-Signaltürme von Patlite auf die Unterschreitung des erforderlichen Mindestabstandes zwischen Teleskop und Sonne durch ein optisches und akustisches Warnsignal an.
Beim APEX-Teleskop in der Atacma-Wüste ziegen NHL-Signaltürme von Patlite auf die Unterschreitung des erforderlichen Mindestabstandes zwischen Teleskop und Sonne durch ein optisches und akustisches Warnsignal an.
(Bild: APEX/Max-Planck-Institut für Radioastronomie/Carlos Duran)

5100 m hoch auf der ausgedörrten Chajnantor-Hochebene in der chilenischen Atacamawüste errichtete ein internationales Team unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn (MPIfR) 2005 das „Atacama Pfadfinder EXperiment" (APEX): Ein modernes 12-Meter-Radioteleskop für die Submillimeter-Astronomie. Die trockene Hochebene ist auf der Erde 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 Sternentstehungsgebiete 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.

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Signale warnen bei Unterschreitung des Mindestabstandes

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 bzw. 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 auch Signalgeber vorgesehen, die die Unterschreitung des erforderlichen Mindestabstandes zwischen Teleskop und Sonne durch ein optisches und akustisches Warnsignal anzeigt. Die Wahl fiel auf die NHL-Signaltürme von Patlite, weil sie sich mithilfe des netzwerkbasierten Betriebs leicht in die Steuersoftware des Teleskopes integrieren ließen. Das kompakte Design erlaubte die Installation mehrerer Signaltürme in verschiedenen Bereichen des Teleskopsystems. Zusätzliche Hardware wie beispielsweise PCs waren dafür nicht erforderlich. Diese Eigenschaft ist von besonderem Vorteil, denn innerhalb des Teleskops ist das Platzangebot ausgesprochen beschränkt.

Die Signaltürme wurden über ihre UDP-Kommandos in das auf CORBA (Common Object Request Broker Architecture) basierende 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.

Kostengünstige Netzwerküberwachung

Das NHL-Netzwerküberwachungsgerät 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. Je nach Begebenheit können E-Mail-Titel und -Text zuvor programmiert werden. Mit einer speziellen NHL-App für das I-Phone lässt sich der Systemstatus sogar 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 lassen sich bei der Bedienung des Radioteleskops durch die Signaltürme unterstützen. (jv)

SPS IPC Drives 2013: Halle 8, Stand 428

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