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Ausgangssituation / Motivation

Teleskope mittlerer Größe mit Durchmessern zwischen 0,6 m und 2,0 m sind aktuell von zunehmender Bedeutung in etablierten wie auch derzeit neu entstehenden Anwendungsgebieten.

Optische Kommunikation mit Satelliten im Erdorbit, mit welcher mehr als zehnfach höhere Datenraten möglich sind als mit aktueller Funkübertragung, sowie das Erfassen und Verfolgen der Trajektorien von Weltraumschrott bzw. Space Debris, um das Risiko für funktionelle Satelliten zu minimieren, sind zwei Beispiele für Anwendungsgebiete, für deren gute Funktionalität robuste Teleskope mittlere Größe mit hohem Lichtsammelvermögen eine Grundvoraussetzung sind.

Um eine entsprechende Zuverlässigkeit dieser Systeme zu garantieren, ist eine große Anzahl an Bodenstationen erforderlich, die ein geringes Gewicht der Teleskope zum leichten Transport und zur einfache Montage, sowie geringe Produktionskosten wünschenswert macht.

Um das Gewicht und die Kosten für Produktion, Transport und Montage aktueller, vergleichsweise schwerer, Teleskope in der 1-m-Klasse mit Massen im Bereich von 1500 kg zu reduzieren, können dünne Leichtspiegel eingesetzt werden um das Gewicht des Primärspiegels - der maßgebende Faktor für Produktionskosten und Gesamtgewicht - zu verringern.

Inhalte und Zielsetzungen

Damit die gravitationsbedingte Verformung dünner Spiegel nicht die Abbildungsqualität des Leichtbauteleskops beeinträchtigt, ist es das Ziel des vorliegenden Projekts, Methoden für die Entwicklung und die Integration einer aktiven Optik in die Primärspiegelzelle von Teleskopen des Industriepartners, ASA Astrosysteme GmbH, in der 1-m-Klasse zu entwickeln.

Methodische Vorgehensweise

Die aktive Optik ermöglicht mittels aktiver axialer und lateraler Lagerung eine Formkorrektur des Primärspiegels, um lage- und temperaturabhängige Verformungen zu kompensieren. Durch ein integriertes mechatronisches Systemdesign soll dabei eine extrem leichte Bauweise, eine hohe Abbildungsqualität des Systems und eine kosteneffiziente Lösung erreicht werden.

Im Zuge dessen werden ein modulares Konzept für das Systemdesign inklusive Methoden zur optimalen Anzahl und Platzierung der Aktuatoren über die Spiegelfläche, sowie modulare und integrierte mechatronische Aktuator-Sensor-Systeme entwickelt. Mittels optimaler Systemintegration werden dabei das Zusammenspiel der Systemkomponenten, der Systemanforderungen und des Echtzeitregelungssystems systematisch berücksichtigt und leichte Teleskope höchster optischer Qualität ermöglicht.

Das resultierende Leichtbauteleskopsystem wird großes Lichtsammelvermögen besitzen und mit einer Masse im Bereich von 500 kg einfach zu transportieren und zu montieren sein. Zusätzlich wird durch das entwickelte System die Robustheit bezüglich Umwelteinflüssen, wie Temperaturschwankungen, stark erhöht und damit der Aufwand für die umgebende Infrastruktur gesenkt.

Erwartete Ergebnisse

Die Forschungsergebnisse werden es ASA ermöglichen, das Produktportfolio auf diese neuen und aufstrebenden Märkte zu erweitern und damit die eigene Marktposition zu stärken, womit die österreichische High-Tech Industrie, insbesondere die Region Mühlviertel, gestärkt wird und neue, hochwertige Arbeitsplätze in Österreich geschaffen werden.

Projektleitung

Technische Universität Wien

Projektpartner:innen

ASA Astrosysteme GmbH

Technische Universität Wien
Karlsplatz 13
A-1040 Vienna
Tel.: +43 (1) 58801 0
Fax: +43 (1) 5880141275