![Page 1: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/1.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen1
2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004
Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise
Sonnenforschung mit Ballonteleskopen
Dr. Michael Sigwarth
Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik
![Page 2: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/2.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen2
Übersicht:
• Wer spricht zu Ihnen?• Warum Sonnenforscher in bzw. über die Luft
gehen• Historischer Überblick: Instrumente und
Wissenschaft • Das Sunrise Projekt
![Page 3: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/3.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen3
Warum in die Luft gehen zur Sonnenbeobachtung?
• Räumlich und zeitlich hochaufgelöste Sonnenbeobachtungen
• Beobachtungen im UV
• Langzeitbeobachtungen
![Page 4: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/4.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen4
Der Einfluss der Erdatmosphäre: „Seeing“& Filter
Beispiel: Beobachtung des Merkurtransits vom 07. Mai 2003 am VTT.
(D. Soltau und „KAOS“-Team)
![Page 5: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/5.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen5
Etwas „Atmosphären-Optik“:
• Luft ist optisch wirksames Medium. • Brechungsindex n ist abhängig
von Druck und Temperatur• Atmosphäre ist turbulent. Änderungen
geschehen schnell (100-1000Hz) und über kleine Skalen (cm - einige Meter)
• Die räumliche und zeitliche Variation des Brechungsindex begrenzt das optische Auflösungsvermögen
• Turbulenz ist höhenabhängig
T
Pn 2109.71
![Page 6: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/6.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen6
„Optisches Fenster“ wird durch Atmosphäre begrenzt
![Page 7: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/7.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen7
Drei Möglichkeiten der Atmosphäre zu entkommen:
• Ballistische Rakete
• Ballonflug
• Weltall
![Page 8: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/8.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen8
Vergleich von Ballon und Satelliten basierten Missionen:
Ballon Satellit
Nutzlast Ca. 2 Tonnen
(einschl. Gondel)
Einige 100 kg
Vorlaufzeit 5 – 10 Jahre 10 – 15 Jahre
Kosten 23 Mio € (Sunrise) 250 – 1000 Mio. €
Datenraten On board Telemetrie
Missionsdauer 10 – 20 Tage Jahre
λ - Bereich > 250nm unbeschränkt
Missionstyp „Experiment“ „Observatorium“
![Page 9: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/9.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen9
Geschichte der Ballon gestützten Sonnenbeobachtung:
• 1949 erster Nachweis von solarer UV- und Röntgenstrahlung mit Hilfe einer V2 Rakete (US, NRL)
• 1956/57 US Ballonflüge unterhalb der Tropopause (6 – 8 km Höhe)
• 1957-59 Stratoscope (US, mehrere Flüge)• 1969 Inbetriebnahme des ersten Vakuum Turm Teleskops
(US)• 1966-73 SSO (Soviet Stratospheric Observatory)• 1975 Spektrostratoskop (KIS, 2 Flüge)• 1999 Adaptive Optik für Sonnenbeobachtung verfügbar• 2000 Flare Genesis (US, 2 Flüge)• 2008 Sunrise (Intern.)• Ca. 2012 ATST geht in Betrieb (US mit intern. Beteil.)
![Page 10: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/10.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen10
Schwierigkeiten bei Ballonflügen:
• Instrumente müssen „nahezu“ automatisch funktionieren
• Aufwendige Bildstabilisierung notwendig
• Während des Aufstiegs sind die Instrumente hohen Temperaturschwankungen ausgesetzt
• Im Flug wirken starke Temperaturgradienten auf die Instrumente
• Datenspeicher müssen „geborgen“ werden
![Page 11: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/11.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen11
Stratoscope 1957/59
Instrument: 30cm Newton Reflektor mit 35mm Filmkamera
Bildstabilisierung: Photoelektrischer Servo
Fokus: Beobachtung bei verschiedenen Fokuseinstellungen
Ziel: hochaufgelöste Aufnahmen der Photosphäre.
![Page 12: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/12.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen12
Spektrostratoskop (1975)
• Planungen beginnen 1962. Unter Leitung des damaligen Fraunhofer-Instituts wird von Zeiss ein 32cm Newton Reflektor mit hochauflösendem Littrow Spektrographen gebaut.
• Bildstabilisierung: Mehrstufiger, Photoelektr. Servo; Fokusbestimung durch Kontrastmessung
Ziel: hochaufgelöste Zeitserien von Integralaufnahmen und Spektren.
• Erster Flug 1968: keine Daten wegen technischer Probleme
• Zweiter Flug im Mai 1975 von Palestine/Texas. Flugdauer12h, davon 6h Beobachtung, in 28 km Höhe.
![Page 13: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/13.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen13
Der Flug von Spektrostratoskop:
![Page 14: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/14.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen14
Wissenschaftliche Resultate:
• Keine Fleckenbeobachtung möglich• Erstmals gelangen Zeitreihen
hochaufgelöster Granulationsbilder. Zahlreiche Publikationen zur Morphologie und Intensitätsverteilung der Granulation. Direkter Nachweis von kleinen Granulen (200km)
• Räumliche Auflösung der Spektren war nicht befriedigend.
![Page 15: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/15.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen15
Flare Genesis (2000)
• Langzeitflug in der Antarktis• Zum Zeitpunkt des Fluges größtes
Sonnenteleskop für Hochauflösung: 80cm Ritchy-Chretien mit Leichtgewichtsspiegel.
• Open-Loop Bildstabilisierung• Filter Vektor Magnetograph (Fabry Perot
basiert) mit CCD Kamera• Ziel: Entwicklung von Sonnenflecken & die
Entstehung von Flares beobachten
![Page 16: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/16.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen16
Flare Genesis
![Page 17: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/17.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen17
Flare Genesis: Wissenschaftliche Resultate
• „nur“ 40 GB (komprimierter) Daten
• Probleme durch Vibrationen und Dejustierung
• Beste räumliche Auflösung nur 0,5“ (theo. 0,17“)
• Vektormagnetogramme von „Emerging Flux“ (ca. 4h)
![Page 18: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/18.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen18
Flare Genesis: Wissenschaftliche Resultate
![Page 19: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/19.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen19
Sunrise (2008)
• Langzeitflug in der Antarktis
• 1 m Gregory Teleskop mit neuartigem Siliziumcarbid Leichtgewichtsspiegel
• Spalt- und Filter Spektropolarimetrie, Imaging, UV Beobachtungen
• 2-stufiges System zur Bildberuhigung und innovatives „Autofokus System“ (KIS)
![Page 20: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/20.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen20
SunriseWissenschaftliche Ziele:
• Räumlich höchstaufgelöste Aufnahmen der Photoshäre im UV
• Post-Fakto Bildrekonstruktion
• Spektropolarimetrie bei hoher Auflösung: Natur der kleinskaligen Magnetfelder; solare Variabilität; Heizung der Korona.
• Langzeitbeobachtungen
α=λ/D
![Page 21: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/21.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen21
Sunrise
• Internationales Projekt unter Leitung des MPS in Katlenburg-Lindau
• Weitere Partner: KIS, HAO (USA), IAC und Partner (Spanien)
• Gefördert durch DLR, NASA und PNE
![Page 22: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/22.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen22
Sunrise Zeitplan:
2004 – 2005: Bau Teleskop und Instrumente
2006: Integration und Tests
2007/2008: 1. Flug in der Antarktis
![Page 23: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/23.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen23
![Page 24: M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen 1 2. Lehrerfortbildung am Schauinsland Observatorium, 2. Oktober 2004 Vom (Spektro-)Stratoskop zu Sunrise](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062622/55204d6949795902118bfd08/html5/thumbnails/24.jpg)
M. SIgwarth, Sonnenforschung mit Ballonteleskopen24