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Small Satellite Conference 2019
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During the Small Satellites conference, the discussion will be around the technical issues, development considerations, and new opportunities that result from an ever-growing trend toward missions using tens, hundreds, or even thousands of small satellites.

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ALMA: Blick in die Seele des Alls

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7 . 3 . 2013
ALMA: Blick in die Seele des Alls
ALMA – Seele. So heisst das weltweit grösste Teleskop in der chilenischen Atacamawüste auf über 5000 Metern. 66 verschiebbare Parabolantennen bescheren ALMA einen variablen Durchmesser von 150 Metern bis 16 Kilometern. Ein riesiges Zoomobjektiv quasi, das die Seele des Alls erforscht. ALMA wird am 13. März 2013 offiziell eingeweiht. Ihr Herzstück bilden Fiberoptikverbindungen von HUBER+SUHNER.

Eigentlich steht die Abkürzung ALMA für Atacama Large Millimeter Array. Der Ort ist nicht zufällig gewählt. Die Atacama ist die trockenste Wüste der Welt, die Chajnantor- Hochebene ist flach und liegt auf 5100 Metern. An keinem anderen Ort der Erde dürfte der Blick in die Sterne klarer sein als hier. Hier wollen Nordamerika, Japan und Europa gemeinsam erforschen, wie sich die ersten Galaxien im Universum gebildet haben.
 
66 Antennen – ein Teleskop
ALMA ist ein sogenanntes Verbundteleskop. Statt aus einer riesigen Parabolantenne besteht es aus 66 Satellitenschüsseln, von denen die meisten einen Durchmesser von nur 12 Metern haben. Einige sind mit 7 Metern sogar noch kleiner. Zusammen aber sind sie riesig, denn sie können nach Belieben über die Chajnantor-Hochebene verteilt werden. Der Durchmesser des Megateleskops variiert zwischen 150 Metern und 16 Kilometern. Die mobilen Antennen funktionieren im Prinzip wie ein Zoomobjektiv. Je nach Objekt, das die Forscher beobachten wollen, ordnen sie die Schüsseln unterschiedlich an. Die über 100 Tonnen schweren Antennen werden mit Hilfe zweier gigantischer Lastwagen fliessend verschoben, jeden Tag einige, während die anderen weiter in Betrieb sind und beobachten. So wird die Aufstellung über Monate hinweg von kompakt zu ausgedehnt und umgekehrt.

Interferometrie mit LiSA und MASTERLINE
Damit die zahlreichen Antennen, die im Millimeterwellenbereich arbeiten, als Einheit funktionieren, müssen sie untereinander vernetzt sein und zu einem einzigen Signal kombiniert werden. Diese sogenannte Interferometrie erfordert äusserste Präzision. Dazu stehen auf der ganzen Ebene verstreut 191 Betonsockel, auf denen die Antennen millimetergenau verankert werden können. Die Sockel sind an die Stromversorgung und an ein Glasfasernetz angeschlossen, über das die verschiedenen Signale aller Teleskope gesammelt werden. Sternförmig führen sie in ein Technikgebäude, das auf dem Antennenfeld steht. Das Herzstück dieses Gebäudes auf 5100 Metern sind extra erdbebensicher installierte LiSA-Schränke von HUBER+SUHNER. Hier laufen die Glasfasern zusammen, werden teilweise gesplittet und auf die aktiven Systeme des Zentralrechners verteilt. Dazu dienen vorkonfektionierte MASTERLINE-Fiberoptik-Kabelsysteme, ebenfalls von HUBER+SUHNER. Diese sind sehr robust und resistent gegen tiefe Temperaturen, was auf dieser Höhe entscheidend ist. Zudem haben sie extrem kleine Faserlängentoleranzen, damit bei der Signalübertragung keine zeitlichen Differenzen entstehen, welche die Interferometrie stören würden. Das Plug-and-Play-Konzept vereinfacht ausserdem die Verschiebung der einzelnen Antennen, da die Verbindungen je nach Positionierung der Schüsseln umgesteckt werden müssen.

Datenzentrum auf nur 2900 Metern
Die Verarbeitung und Analyse der riesigen Datenmengen erfolgt aber an einem anderen Ort. Weder Mensch noch Computer können in einer Höhe von über 5000 Metern nämlich vernünftig arbeiten. Die gebündelten Signale werden daher über eine Fiberoptikverbindung in ein Datenzentrum übermittelt, das 28 Kilometer entfernt auf nur noch 2900 Metern über Meer liegt. Dort werden sie von zahlreichen Hochleistungscomputern und rund 500 Astronomen und Ingenieuren ausgewertet. Dazu laufen die Signale dort durch weitere LiSA-Verteilschränke und MASTERLINE-Kabelsysteme des Unternehmens HUBER+SUHNER, das damit eine kundenspezifische Gesamtlösung aller passiven Fiberoptikkomponenten inklusive Support an ALMA lieferte.
 
Einweihung am 13. März 2013

Bis ALMA so weit war, dauerte es jedoch lange. Bereits Mitte der 90er-Jahre fanden erste Abklärungen auf dem Chajnantor-Plateau statt und befanden den Standort für geeignet. 2001 einigten sich Nordamerika, Japan und Europa, das Projekt gemeinsam durchzuziehen. Baubeginn war im November 2003. Erst im Oktober 2011 entstanden erste wissenschaftliche Aufnahmen mit noch stark reduzierter Infrastruktur. Die offizielle Einweihung von ALMA findet fast zehn Jahre nach Baubeginn statt: Am 13. März 2013. Dann wird der volle Betrieb aufgenommen. Alle 66 Antennen werden vor Ort sein, die meisten davon im operativen Einsatz – ebenso alle Hauptsysteme des Observatoriums. Zudem wird die volle Besatzung ihre Arbeit aufnehmen, von Systemunterhalt bis Forschung. Dann kann ALMA endlich voll seiner Berufung folgen: Der Erforschung der Seele unseres Alls.