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heidenhain1Anwenderbericht

Das internationale Alma-Projekt ist für alle Beteiligten ein Prestigeobjekt. Obwohl das Observatorium erst 2013 fertig gestellt wird, lieferte es schon am 3. Oktober 2011 atemberaubende Aufnahmen aus den Tiefen des Weltalls. 25 der insgesamt 66 Antennen sind aus Europa und mit Winkelmessgeräten von Heidenhain ausgestattet. Damit wird die exakte Positionierung der tonnenschweren Antennen überhaupt erst möglich.



Das Alma-Observatorium in der Atacama-Wüste im Norden Chiles ist das leistungsfähigste Radioteleskop und wohl komplexeste erdgebundene Observatorium der Welt. Mit Alma (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) wollen Astronomen besonders weit entfernte Galaxien erforschen, nach den Grundbausteinen für Sonnensysteme und bewohnbaren Planeten suchen. Es ist noch nicht einmal fertig gebaut, da haben erste Aufnahmen ungeahnter Genauigkeit weltweit für Aufsehen gesorgt.

Bislang sind etwa ein Drittel der 66 geplanten Radioantennen auf dem 5000 m hoch gelegenen Wüstenplateau errichtet. Alma beobachtet den Kosmos nicht mit einer einzelnen Antenne, sondern mit mehreren Empfängern, die sehr genau rangiert und zu einem einzigen Teleskop zusammengeschaltet werden. Alma-Korrelator, einer der schnellsten spezialisierten Supercomputer der Welt, verrechnet die Bilddaten der Antennen dann zu einem Gesamtbild.

Gestochen scharf und Lichtjahre entfernt

heidenhain2Die Kopplung der Antennen zu einem riesigen Teleskop ermöglicht Aufnahmen von Himmelskörpern, die etliche Millionen Lichtjahre entfernt sind. Entscheidend ist dabei die exakte Positionierung der tonnenschweren Antennen. Geringste Ungenauigkeiten verfälschen das Ergebnis und führen zu unscharfen Bildern.

Bei den 25 europäischen Radioantennen entschieden sich die Verantwortlichen für Winkelmessgeräte von Heidenhain. Seit fast 60 Jahren entwickelt und produzierten die Oberbayern in Traunreut Winkelmessgeräte und sind damit Pioniere auf diesem Gebiet. Mit der außerordentlichen Messgenauigkeit, und der hohen Langzeitstabilität gewährleisten sie bei Alma die erforderliche Genauigkeit bei der Ausrichtung der Antennen.

Die besondere Stärke der eingesetzten Winkelmessgeräte ist die hervorragende Genauigkeit innerhalb einer Signalperiode. Sie arbeiten berührungslos und eignen sich dadurch besonders für den Einsatz in Präzisionsgeräten.

Horizontal- und Vertikalwinkel präzise messen

heidenhain3Um den Horizontalwinkel (Azimut) exakt zu justieren, nutzen die europäischen Alma-Antennen das neue inkrementale Winkelmessgerät ERA 7480C mit 247.800 Teilungsstrichen und einem Durchmesser von 3155 mm. Das ERA 7480C wurde extra für diesen Einsatz maßkonfektioniert, die Bandlänge genau auf den benötigten Durchmesser angepasst. Die erzielbare Genauigkeit wurde bei der Projektierung vorab simuliert. Die Winkelmessgeräte der Baureihe ERA 7000 bestehen aus der Abtasteinheit und einem einteiligen Stahlmaßband als Teilungsträger.

Den Vertikalwinkel (Elevation) stellen die Forscher in Chile mit Hilfe des Winkelmessgeräts ERA 4282C ein. Das besonders genaue Winkelmessgerät der ERA 4000 Baureihe mit Stahlteilungstrommel hat 32.786 Teilungsstriche und einen Durchmesser von 209 mm.

Die Interface-Elektroniken von Heidenhain passen die Messgerätesignale an die Schnittstelle der Folge-Elektronik an. Die neue Externe Interface Box EIB 749 interpoliert und kompensiert die Ausgangssignale aus den Abtastköpfen. Die Positionswerte werden über Ethernet an den Steuerungscomputer der Antenne ausgegeben.

Messprinzip basiert auf Glas- oder Stahlsubstraten

Die Messgeräte von Heidenhain benutzen Maßverkörperungen aus regelmäßigen Strukturen – so genannte Teilungen. Als Trägermaterial für diese Teilungen dienen Glas- oder Stahlsubstrate. Beim inkrementalen Messverfahren, das auch beim Weltraumteleskop eingesetzt wird, besteht die Teilung aus einer regelmäßigen Gitterstruktur. Die Positionsinformation wird durch Zählen der einzelnen Inkremente (Messschritte) von einem beliebig gesetzten Nullpunkt aus gewonnen. Da zum Bestimmen von Positionen ein absoluter Bezug erforderlich ist, verfügt die Maßverkörperung über eine weitere Spur mit sogenannten abstandskodierten Referenzmarken. Die mit den Referenzmarken festgelegte absolute Position des Maßstabs ist genau einem Messschritt zugeordnet.


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