Pascaler modellieren ein scharfes Auge
für das MONET-Forschungsteleskop

- Universität übernimmt Temperatur-Modell -

Das von uns entwickelte Temperatur-Modell sagt die Lage des Fokus des MONET-Teleskops in Abhängigkeit von Temperaturen zwischen -5°C und +25°C mit einer Genauigkeit von 0,05mm voraus. Genau genug, um seit Juli 2014 als Autofokus für das MONET-Nord-Teleskop zu dienen. Seitdem liefert das MONET-Nord scharfe Bilder.

Die Kooperationspartner

„Wegen des Fokus kannst Du Dich bei Paul Breitenstein und seinen Schülern vom Pascal-Gymnasium Münster bedanken, wir benutzen jetzt deren volles Temperatur-Modell,“ heißt es in einer Email von Dr. Tim-Oliver Husser, Institut für Astrophysik Göttingen (IAG), an Prof. Dr. Udo Backhaus, Physikdidaktiker der UNI Duisburg-Essen. Das war der Durchbruch für die Pascaler.

Dr. Husser betreut die Programmierung des Roboterteleskops MONET-Nord, dass in der texanischen Wüste in einer Höhe von 2000 Metern auf dem Mt.Locke steht. Zusammen mit MONET-Süd nahe Kapstadt/SA bildet es das „MOnetoring NEtwork of Telescops“, kurz MONET, dass auch von den Schülern am Pascal-
Gymnasium für astronomische Aufnahmen genutzt werden darf. Die didaktische Begleitung des Projekts liegt u.a. bei Prof. Dr. Backhaus.

Das Fokussierproblem

- - - - - unscharf < - - - - - - - - - scharf - - - - - - - - - > unscharf - - - - -

Mit einem Teilproblem der Automatisierung des Forschungsteleskops haben sich die Schüler des Pascal-Gymnasiums Dennis Balluch, Tim Bücker, Florian Bussmann, Max Kollep, Timo Pohlkötter und Niklas Schröder in der Projektwoche 2013 beschäftigt: Wie weiß das Roboterteleskop, ob ein Bild scharf wird, also richtig fokussiert ist?

Da die Temperaturen auf dem Mt. Locke vor allem in Sommernächten teilweise um mehr als 10°C fallen, ändert sich die optische Länge des Teleskops mit 8,4 Metern Brennweite innerhalb von Stunden um mehrere Millimeter. Damit befindet sich auch die Kamera nicht mehr im Fokus der Spiegel, dem Ort, an dem scharfe Bilder entstehen. Erschwerend kommt noch hinzu, dass sich der Metallkörper viel schneller an die Außentemperatur anpasst als der Hauptspiegel von 1,2 Metern Durchmesser und der 30cm-Fangspiegel. Beide sind aus Glas.

Die Lösung

Die Pascaler untersuchten vor einem Jahr mehrere zehntausend Aufnahmen der letzten vier Jahre, filterten digital die schärfsten 4.646 Aufnahmen heraus und ermittelten auf dieser Grundlage einen Zusammenhang zwischen Außentemperatur, Spiegeltemperaturen und Fokuseinstellung. Dies war natürlich nur mit modernen Datenverarbeitungsmethoden, wie Tabellenkalkulation, möglich.

Das Temperatur-Modell des Pascal-Gymnasiums sagt die Lage des Fokus in Abhängigkeit von den Temperaturen zwischen -5°C und +25°C mit einer Genauigkeit von 0,05mm voraus.

Genau genug, um seit Juli 2014 als Autofokus für das MONET-Nord-Teleskop zu dienen. Seitdem liefert das MONET-Nord scharfe Bilder.

Dokumentation der Ergebnisse:
Autofokus für das MONET-Teleskop (pdf/571kB)
MONET/Central
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