Radioteleskop
Projekt
Am Physik-Institut wurde im Sommer 2025 eine Radioastronomieanlage zu Ausbildungszwecken installiert. Mit einer solchen Anlage können Projektteilnehmer/innen selbständig Daten aufzeichnen und analysieren.
Folgende Phänomene können beobachtet werden:
- Kartographieren der Milchstrasse durch Messungen der HI-Linie (neutraler Wasserstoff) bei 1.4 GHz
- Messung der Oberflächentemperatur des Mondes mittels thermischem Rauschen (1-10 GHz)
- Beobachtung von Satelliten im Erdorbit: Berechnung der Satellitenbahnen basierend auf Messungen des Doppler-Effekts (2.2GHz, 8.4 GHz)
- Beobachtung von interplanetaren Raumsonden: Berechnung der Satellitenbahnen basierend auf Messungen des Doppler-Effekts (2.2 GHz, 8.4 GHz)
Im Gegensatz zur optischen Astronomie sind Beobachtungen im Radiobereich wetterunabhängig und können 24h am Tag durchgeführt werden. Dies erlaubt insbesondere auch die direkte aufeinanderfolgende Nutzung verschiedener Gruppen, da die Anlage keinerlei Rekonfiguration zwischen zwei Beobachtungen benötigt, mit Ausnahme der Neuausrichtung der Antenne. Dies ist je nach Winkelabstand innerhalb max. 60 Sekunden machbar.
Verfolgte Ziele
Teilnehmer/innen soll mit diesem Projekt die Möglichkeit gegeben werden eigene Beobachtungen zu planen und durchzuführen.
Die Daten werden ausschliesslich mit kostenlos erhältlicher Open Source Software genommen und analysiert. Mit den genommenen Daten sollen anhand der zugrundeliegenden Physik die Beobachtungen interpretiert werden. Langfristig soll das Radioteleskop für Praktikumsversuche im Physikstudium genutzt werden oder für Outreachzwecke (z.B. Workshops mit externen Schulen). Eine Betreuung von Schülerinnen und Schülern durch Lehramtsstudierende ist ebenfalls möglich. Die Arbeit mit dem Radioteleskop wäre auch im Rahmen von profilspezifischen Projektwochen der mathematisch-naturwissenschaftlichen Klassen sehr interessant.
Aktuelles Projekt: Verfolgung der Artemis II Mondmission
Technische Daten
Um den Aufwand und die Kosten in einem vertretbaren Rahmen zu halten wurd eine Parabolantenne mit einem Durchmesser von ca. 1.8 m installiert. Dies entspricht bei 10 GHz einem (-3dB) Öffnungswinkel von 1.1 Grad (ca. 2x scheinbarer Monddurchmesser). Die Stabilität der Halterung und Steuermechanik liegt deutlich darunter liegen, aktuell hat die Anlage eine Reproduzierbarkeit von ca 0.3 Grad.
Zum Empfang werden die Signale nahe an der Antennenanlage digitalisiert und per Internet zugänglich gemacht werden. Aktuell wird ein bladeRF 2.0 micro xA4 und als Backup ein Pluto+ verwendet. Beide Systeme sind über eine Glasfaser an das White Rabbit System des Physik-Instituts angeschlossen, welche die gesamte Empfangsanlage mit einer ultrastabilen 10 MHz Referenzfrequenz versorgt.
Für das 2.2 GHz wird ein rauscharmer Vorverstärker von Kuhne-electronic verwendet, für den Empfang der 8.4 GHz Signale ein kombinierter rauscharmer Vorverstärker mit Konverter der gleichen Firma.
Aktuell (Stand Frühjahr 2026) verfügt die Antenne über Empfänger für 2.2 GHz und 8.4 GHz. Ein weiterer Empfangskanal bei 1.7 GHz für den direkten Empfang von Daten von Wettersatelliten in in Vorbereitung.
Zur Analyse der Daten wird die OpenSource Plattform GNURadio verwendet, welche eine weltweite Nutzerbasis hat und aktiv weiterentwickelt wird. Mittels der Programmiersprache Python kann jeder Nutzer auch eigene Module hinzufügen und seinerseits allgemein zur Verfügung stellen. Somit fallen wiederkehrende Lizenzkosten weg was wiederum die Betriebskosten auf ein Minimum reduziert. Zur Modellierung der Flugbahnen anhand gemessener Doppler Daten verwenden wir das General Mission Analysis Tool GMAT (NASA GSFC, Open Source).
Die projektierte Lebensdauer der Anlage beträgt bei guter Wartung >10 Jahre und soll mittels inkrementeller Upgrades erweitert werden.
Unterstützung
Der Bau dieser Anlage wurde durch Unterstützung der folgenden Gruppen ermöglicht:
- Schulen am Irchel
- UZH Direktion Immobilien und Betrieb
- Physik-Institut, insbesondere Institutsleitung, mechanische Werkstatt und IT