• STIX-Telescope-Exploded-View

Das STIX-Röntgenteleskop bestehend aus Imager (links) und Detektormodul (rechts) (Bild: FHNW)

Das STIX-Instrument

Spectrometer Telescope for Imagining X-rays (STIX)

Art of Technology erhielt von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) den Auftrag für die Konzeption, Entwicklung, Herstellung und Lieferung des Detektor-Elektronikmoduls (DEM), das in einem Spektrometer-Teleskop für Röntgenstrahltomographie (STIX) eingesetzt wird… ein Schweizer Experiment, finanziert vom Swiss Space Office (SSO) und eines von zehn Instrumenten an Bord des Solar Orbiters.

Die Raumsonde wurde am 10. Februar 2020 vom Kennedy Space Center in Cape Canaveral aus gestartet und wird sich der Sonne bis auf 45 Millionen Kilometer nähern (ein Viertel der Entfernung zwischen Erde und Sonne) näher als jede andere zuvor und wird sich mit der Sonne drehen, wodurch ein bestimmter Teil der Oberfläche für längere Zeiträume ohne Unterbrechung beobachtet werden kann. Dies ermöglicht neue Einblicke in die Aktivitäten der Sonne und ihre Auswirkungen auf die Erde, z.B. bessere Vorhersage der hochenergetischen Teilchen, die Anlagen wie Radio- und Satelliten-Kommunikation auf der Erde stören können. Die Solar Orbiter-Mission soll die zentrale Frage der Heliophysik beantworten: Wie erzeugt und steuert die Sonne die Hemisphäre?

Entwickelt und gebaut unter der Leitung der Fachhochschule Nordwest (FHNW), wird das STIX-Instrument Beobachtungen der Sonne mit beispielloser Schärfe und direkten Messungen von Sonnenwinden und geladenen Partikeln in der Nähe ihren Ursprungsortes liefern. Die neue Umlaufbahn ermöglicht die Erforschung der anderen Seite der Sonne, die von der Erde aus nicht zu sehen ist… und zum ersten Mal der Polarregionen.

STIX wird dazu beitragen, die Mechanismen hinter der Beschleunigung der Elektronen an der Sonne und ihrem Transport in den interplanetaren Raum zu verstehen. STIX wird auch eine Schlüsselrolle bei der Verknüpfung von Fernerkundungs- und in-situ-Beobachtungen mit bildgebender Spektroskopie von solar-thermischen und nicht-thermischen Röntgenemissionen spielen, sowie bei der Bereitstellung quantitativer Informationen zu Timing, Ort, Intensität und Spektren beschleunigter Elektronen und Hochtemperatur-Thermoplasmen, die hauptsächlich mit Fackeln oder Mikrofackeln in der Sonnenkorona und Chromosphäre in Verbindung gebracht werden.

Das STIX-Instrument ist in drei Subsysteme unterteilt, die in zwei verschiedenen thermischen Umgebungen arbeiten: Durchführung mit zwei Röntgenfenstern, Gitter mit Aspektsystem und Detektor-Elektronikmodul (DEM). Die Gitter und das DEM befinden sich innerhalb der Sonde, während die Durchführung vom Hitzeschild umgeben und eines der Fenster direkt der Sonne ausgesetzt ist. Die Innentemperatur der Raumsonde wird im heissen und kalten Betriebsmodus auf +50°C bzw. -20°C gehalten, während die im DEM befindlichen CdTe-Detektoren durch ein von der Sonde versorgtes Kühlelement auf etwa -20°C gehalten werden.

  • STIX - Telescope Exploded

Detektor-Elektronikmodul (DEM)

  • STiX-DEM - DeE Alignment

Optische Ausrichtung der STIX Detektorelektronik (DeE – Q1)

Detektor-Elektronikmodul (DEM)

Kunde: European Space Agency (ESA)

Das DEM umfasst eine Kälteelektronik mit 32 Detektoren (die hinter jedem Kollimator des Imagers ausgerichtet sind, um Photonenzählung und Spektroskopie im harten Röntgenbereich durchzuführen, sowie analoge Puffer, Filter und Temperatursensoren), die an ein Kühlelement bei -20°C angeschlossen sind und Wärme-Front-End-Elektronik (einschliesslich Analog-Digital-Wandler, Spannungsregler, Testimpulsgenerator, Filter) möglicherweise bei +50°C.

Die IDPU (Instrument Data Processing Unit) umfasst Netzteile (PSU), FPGAs zur Steuerung der Detektoren (Konfiguration und Ereignisanzeige) und alle ADCs (für die Codierung von Photodioden-, Temperatur- und Photonenenergiesignalen) sowie Fluganwendungssoftware für wissenschaftliche Datenverarbeitung und Space-Wire-Kommunikation mit der Raumsonde.

Unser Beitrag

Design, Entwicklung, Produktion, Integration und Test vonUnterstützung des Systemdesigns
  • Detektorelektronik (DeE)
  • Hochspannungselektronik (HVE)
  • Back-End Elektronik (BEE)
  • Support / Überprüfung des Flugdesign-Layouts (PSU)
  • Schnittstelle zum Netzteil (PSU)
  • Schnittstelle zur IDPU (Instrument Data Processing Unit)
Unterstützung der Instrumentenintegration und -prüfungElektronische Bodenausrüstung (EGSE)
  • Netzteil (PSU)
  • Instrumentendatenverarbeitungseinheit (IDPU)
  • Betreuung der Funktionsprüfung während Produktion
  • Betreuung der Funktionstests während Integration
  • Überwachung von EMV-Tests
  • Überwachung von Qualifikations- und Abnahmetests
  • Herstellung und Test von Elektronik und Testadaptern