T. Schildknecht - Portal · 2012-05-03 · SGK Sitzung, Bern, 2 Mai, 2012 Thomas Schildknecht Slide...

Astronomical Institute University of Bern

Schweizerische Geodätische Kommission, Bern, 2. Mai, 2012

Aktuelle Projekte in Zimmerwald

T. SchildknechtAstronomical Institute, University of Bern (AIUB),

Switzerland

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Slide 2 Astronomical Institute University of Bern

• Optische Beobachtungen (CCD) Space Debris, Asteroiden, Kometen

• Laserdistanzmessungen zu Satelliten

• Satelliten-Empfänger (GPS-, GLONASS- und Galileo-Signale; swisstopo)

• Erdgezeitengravimeter Institut für Geodäsie und PhotogrammetrieETH Zürich

• Div. Mikrowellenmessgeräte zur Erforschung der Atmosphäre IAP Bern

Fundamentalstation Zimmerwald

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Observatorium Zimmerwald

Das Observatorium Zimmerwald

stellt Infrastruktur bereit

akquiriert Beobachtungen

entsprechend den Anforderungen der wissenschaftlichen Projekte

Dies beinhaltet 24/365 Betrieb des Observatoriums Entwicklung, Ausbau und Unterhalt von Hard- und

Software Entwicklung von Beobachtungstechniken in

Zusammenarbeit mit den Projekten Schulung, Einsatzplanung und Betreuung der Beobachter Datenakquisition und Qualitätskontrolle Optimierung der gemeinsamen Nutzung der Teleskope

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Zimmerwald Sensors

ZIMLAT(Zimmerwald Laser

and AstromtryTelescope)

1m aperture 4 focal stations:

f=1.2, 4, 8m 2k x 2k CCD 3k x 3k CCD Coudé path for

Laser Fast mount:

30°/s 20°/s2

Used for:SLR, Faint objects, light curves, color photometry

Used for:SLR, Faint objects, light curves, color photometry

1 m ZIMLAT Switzerland

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Zimmerwald Sensors

ZimSmart(Zimmerwald Small

Robotic Telescope)

0.2m aperture

f=0.5m

2k x 2k CCD

3k x 3k CCD

FOV 4.2°

Robotic

Used for:Orbit maintenance (bright obj.), object searches

Used for:Orbit maintenance (bright obj.), object searches

Replaced by ZimSMART-2 in Sept 2009Aperture: 0.3mFOV: 2.2°

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Übersicht

1. Satellite Laser Ranging (SLR)

2. Space Debris Research

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SLR

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Satellite Laser Ranging

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Steigerung dank Neujustierung des Laserstrahles im Teleskop keine Vignettierung, höhere Sendeenergie

Ansteuerung rotierender Verschluss h/w, s/w Fehler korrigiert

Kommunikation mit Datenerfassungs-PC um Faktor 10 erhöht kein Verlust von Messdaten mehr

s/w Fehler in Datenerfassungs-PC führe zu Verlust ganzer Durchgänge

Montierungsmodell aus Laserdurchgängen hat nun kleinere Fehler Messungen durch einzelne Wolkenlücken erfolgreicher

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Sternwarte Zimmerwald empfängt österreichische Laserphotonen via Satellit ‚ENVISAT’ mit einem

Spezial-Laser des DLR Stuttgart beleuchtet

weltweit erstmals diffus gestreute Photonen bistatisch empfangen

Verfahren in Kombination in optischen Messungen hat Potential zur Bahnvermessung von Raumschrott

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Space Debris

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Was ist Raumschrott?

Seit dem Start von Sputnik 1 am 4. Oktober 1957 sind über 4600 Raketen mit Satelliten in den Weltraum gestartet

Alle künstlichen Objekte im Weltraum, die keine Funktion mehr erfüllen sind Raumschrott heute sind Millionen von

Bruchstücken im Orbit ~ ca. 18'000 werden

überwacht und täglich von USSTRATCOM verfolgt

Ca. 100 Raketenstarts pro Jahr

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Kollision 10.2.2009, 04:50

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Wieviel Raumschrott gibt es schon?

800´000 > 1 cmnicht erfassbar!

~1000 aktive Satelliten 900 missions-bedingt

10´400 Fragmentations-trümmer

4000Ausgediente Raketen und Satelliten

10´000´000´000 > 0.1 mm

16´300 bekannt

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Risiken im Orbit: ISS Space Station

ISS & Endeavour, 23 May 2011

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Space Debris Forschung

Offene Fragen Population

• wie viele Objekte• Grössenverteilung• in welchen Bahnregionen• Natur der Objekte• Quellen, Senken

Physik/Mechanismen• Entstehung• Entwicklung der Bahnen• Langzeitverhalten Modelle

Ansatz Objekte suchen (Durchmusterung) Bahnen bestimmen Charakterisieren

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Beobachtungsinstrumente

1-m ESA Telescope Tenerife

1-m ZIMLAT Switzerland

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Detektionstechniken

NEO 2001WA25

V. Kouprianov

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“Routine”, Continuous Operation

ZIMLATObservation Nights

ZIMLATObservation Nights

ZIMLAT Observations / Objects

ZIMLAT Observations / Objects

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

10.02 –09.03

10.03 –09.04

10.04 –09.05

10.05 –09.06

10.06 –09.07

10.07 –09.08

10.08 –09.09

10.09 –09.10

10.10 –09.11

Years

Obs

erva

tion

Nig

hts

0

50

100

150

200

250

300

350

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10.08 –09.09

10.09 –09.10

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Years

Obj

ects

0

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

Obs

erva

tions

(tra

ckle

ts)

ObjectsObservations

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Fragmente im GEO (Beispiel)

0

10

20

30

40

50

60

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Magnitude

Freq

uenc

y

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

Sens

itivi

ty

correlateduncorrelatedSensitivity 99

uncorrelated

40 cm

60 cm

15 cm

10 cmcorrelated

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Charakterisierung

Physische Eigenschaften• Grösse• grobe Form• Reflexionseigenschaften• Material(ien)

Lagebewegung• Taumel-/Rotationsraten• Rotationsachse wichtig für Bahnmodellierung

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Charakterisierung - Spektrophotometrie

N2010067, ~ 16 mag AMR = 2.9 m2/kg

S95300, ~ 16 magAMR = 29.3 m2/kg

Comparison with Lab SpectraComparison with Lab Spectra

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

400 500 600 700 800 900 1000

Wavelength [nm]

Scal

ed R

efle

ctan

ce

Spacefacing SideSpacecraftfacing Side

'gold' Kapton MLI

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

400 500 600 700 800 900 1000

Wavelength [nm]

Scal

ed R

efle

ctan

ce

Outside LayerInside Mesh Layers

'silver' MLI

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Charakterisierung - Lichtkurven11

13

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17

19

21

230 200 400 600 800 1000 1200

Seconds past 20080207 19:16:13

Mag

nitu

de

RotationsperiodeSpinachse, Form

ZIMLAT

RotationsperiodeSpinachse, Form

ZIMLAT

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Danke unserem Team das Zimmerwald so erfolgreich betreibt!

Herzlichen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

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