Fluke Digitalmultimeter in der Antarktis

05-10-2013 | Digitalmultimeter

Astronomen an der University of New South Wales (UNSW) in Australien arbeiten seit 1996 in der zentralen Region der Antarktis. Sie arbeiten mit Astronomen aus Frankreich, Italien und den Vereinigten Staaten zusammen und sind auf der Suche nach dem perfekten Standort für Weltraumteleskope.

Die meisten der etablierten wissenschaftlichen Versuchsstationen in der Antarktis befinden sich an oder in der Nähe der Küste. Man findet nur wenige Stationen im Landesinneren aufgrund der Höhe, Isolation und der komplizierten Anreise. Während der finsteren Wintermonate fallen die Temperaturen im Landesinneren auf -80 °C und darunter.

Die Antarktis eignet sich jedoch hervorragend zum astronomischen „Seeing“ (Sehen). Tatsächlich haben australische Astronomen bereits erfolgreich demonstriert, dass ihr Standort, der sich 1.000 km von der antarktischen Küste entfernt befindet, fast ebenso gute Bedingungen bietet, wie das Hubble-Teleskop im Orbit. Die Basis liegt 75 Grad südlicher Breite und 3260 Meter über den Meeresspiegel. In einer Sammlung von bizarr aussehenden Gebäuden entwickelt sich das neue Zeitalter der terrestrischen Astronomie.

Multimeter unterstützen Installation und Instandhaltung

Da die Astronomen nur während des Sommers ins Innere der Antarktis vordringen können, müssen die automatischen Teleskopgeräte während des restlichen Jahres unbeaufsichtigt arbeiten und genaue Messdaten liefern. Bei der Ausrüstung handelt es sich um eine spezielle Zusammenstellung aus analogen und digitalen elektronischen Geräten, die für extreme und stark schwankende Wintertemperaturen entwickelt wurden.

Eines der wichtigsten Geräte zur Installation und Instandhaltung der Elektronik war das Digitalmultimeter 189 von Fluke.

Während ihrer kurzen Sommerreise verlassen sich die Astronomen auf das Fluke 189, um ihre Instrumente zu überprüfen und gegebenenfalls Fehler zu beheben, die während der Wintermonate aufgetreten sind. Danach lassen sie mehrere 189-Digitalmultimeter zurück, die den Betrieb selbstständig überwachen.

Komplexe Ausrüstung und Prozesse

Zur Beurteilung des langfristigen Potenzials dieses Standortes hat das Südpolarteam zwei Teleskoproboter mit einem Gewicht von jeweils 70 kg installiert. Die Teleskopmotoren erzeugen mit Kerosin elektrischen Strom, und das System wird mit einem Mikroprozessor-Controller betrieben. Der Stromverbrauch beträgt insgesamt nur 20 Watt. Die Systeme arbeiten ohne Heizung bei Umgebungstemperaturen von bis zu -80 °C.

Das an der UNSW entworfene Antarctic Fibre-Optic Spectrometer ist auf helle Sterne, Planeten sowie den Mond gerichtet und leitet das Licht durch zwei Stränge von Lichtleiterkabeln hindurch. Das Signal des mit einer CCD-Kamera gemessenen Signals ist ein Hinweis auf die Lichtdurchlässigkeit der Erdatmosphäre angefangen bei ultravioletten Lichtwellen bis hin zu sichtbarem Rot.

Der Antarctic Differential Image Motion Monitor ist ein Teleskop mit einer Optik von 35,6 cm zur Messung des astronomischen „Seeing“ im sichtbaren Spektrum. Es misst also, wie stark die Luftunruhe in der Atmosphäre die Bildqualität beeinflusst. Es wurde von der Australian National University in der Hauptstadt Canberra entwickelt.

Es ist möglich, dass der Standort in Zukunft wichtige neue astronomische Teleskope mit einem Durchmesser von 2 bis 100 Metern beherbergen könnte. Die Kosten für den Bau eines großen terrestrischen Teleskops in der Antarktis belaufen sich auf weit weniger als die für das Hubble-Teleskop aufgewendeten 3,5 Milliarden US-Dollar.

Prüfverfahren

Während der sommerlichen Besuche in der Antarktis verwenden die Forscher ihre Digitalmultimeter zur Prüfung und für das Einrichten von astronomischen Instrumenten und der unterstützenden elektronischen und elektrischen Systeme. Dazu gehört in der Regel die Messung von Spannung, Widerstand und Temperatur. Die Digitalmultimeter arbeiten problemlos bei Außentemperaturen zwischen -30 °C bis -40 °C. Die normalen Innentemperaturen liegen an diesem Standort bei etwa 10 °C.

Wie der UNSW-Astronom Michael Ashley erklärt, hat sich das Team aufgrund seiner umfassenden Funktionalität für das Digitalmultimeter Fluke 189 entschieden. Wichtige Kriterien waren dabei Grundgenauigkeit, Doppelanzeige, die vielfältigen Messmöglichkeiten sowie die eigenständige Protokollierungsfunktion der Geräte. Die Astronomen nutzen die Datenprotokollierung und die Funktion zur Ermittlung von Durchschnittswerten. In der Möglichkeit, das Messgerät so einzustellen, dass es über mehrere Stunden selbstständig Daten erfasst, sieht Ashley einen enormen Vorteil.

Das Team am Südpol verlässt sich das ganze Jahr auf ein Digitalmultimeter 189. Sogar nach einer Belastung von -80 °C. „Es arbeitet problemlos, wenn wir jeden Sommer zurückkommen“, sagt Ashley.

Das Team verwendete außerdem zwei Digitalmultimeter 189, um die Leistung von Gel-Zellen-Akkus während dem Einrichten der Originalausrüstung aufzuzeichnen. „Ein Digitalmultimeter zeichnete die Akkuladung und den Entladestrom auf, während die andere die Akkuspannung überwachte. Wir führten dann eine Serie von Messungen über mehrere Wochen durch und setzten die Akkus unterschiedlichen Temperaturen von 20 °C bis -60 °C aus. Die von den 189ern protokollierten Daten wurden dann auf einen PC zum Plotten und zur Auswertung heruntergeladen“, erklärt Ashley.

„Aus Erfahrung wissen wir, dass billige Multimeter anfällig für Störungen aufgrund von Funkfrequenzen sind, wenn sie beispielsweise in der Nähe von getakteten Stromversorgungen benutzt werden. Außerdem nimmt ihre Messgenauigkeit mit der Verringerung der Akkuleistung ab und es gibt noch andere Probleme bei der Anzeigengenauigkeit.“

„Wir benötigen Messgeräte, die uns nicht im Stich lassen. Wir hatten noch niemals ein Problem mit Messgeräten von Fluke“, fügt Ashley hinzu.