Energieführungssysteme in der Astronomie: Sternstunden auf dem Vulkan

Der Blick in die Sterne ist wohl so alt wie die Menschheit selbst – heute geschieht das Beobachten des Universums und das Horchen in die Weiten des Weltalls jedoch meist auf hochtechnologische Art und Weise. Durch speziell entwickelte Teleskope. Sie sind das Ergebnis einer intensiven Zusammenarbeit von Forschungsinstituten und von auf die notwendigen Techniken spezialisierten Unternehmen. Alle Subsysteme müssen zuverlässig arbeiten, damit das Teleskop letztlich wie gewünscht funktioniert. Im Zusammenspiel der Systeme stellen auch eigens auf diesen Bereich zugeschnittene Energieführungssysteme die reibungslose Funktion der komplexen Anlagen sicher.

Das Solar-Teleskop auf Maui

Das spanische Unternehmen Idom ist solch ein Spezialist für hochmoderne Teleskope. In diesem Zuge war es mit dem Bau der bewegten Kuppel des DKIST-Solar-Teleskopes in Hawaii beauftragt. Die geographische Lage der gigantischen Anlage auf dem rund 3000 Meter hohen Vulkan Haleakala auf der Hawaii-Insel Maui stellt besondere Anforderungen an die Technik. Nicht nur herrschen hier raue Umgebungsbedingungen wie zum Beispiel extreme Temperaturen, überdies sind für Energieführungen Anforderungen wie eine präzise und vi­brationsarme Führung und Langlebigkeit wichtig. Zudem sind die Datenmengen bei den derzeitigen Kamerasystemen enorm. Dies führt zu besonderen Anforderungen an Lichtwellen- und Glasfaser-Leitungen, deren langjährige zyklische Führung durch das Energieführungssystem sichergestellt sein muss. Auch sichere Steckverbindungen der elektrischen Leitungen müssen in dieser Aufstellhöhe von rund 3000 Metern möglich gemacht werden.

Heute stellen zwei separate Energieführungssysteme die zuverlässige Energieversorgung der einzelnen Verbraucher des DKIST sicher. Eines der Energieführungssysteme, mit mehreren Einzelketten, versorgt die drehbaren Sonnen-Abschottungen entlang der horizontalen Achse („Eleva­tion“) mit Energie, Daten und Kühlmitteln. Der Drehwinkel dieses Systems liegt bei rund 105 Grad. Ein weiteres Energieführungssystem aus zwei Stahlketten, die in einem Kanal mit 21 Meter Durchmesser geführt sind, decken die vertikale Achse (Azimuth) mit einem Drehwinkel von 420 Grad ab.

Bei dieser Anwendung sind nicht nur die Dimensionen und die Drehbewegungen außergewöhnlich. Aufgrund des besonderen Standorts des Teleskops wird zudem eine maximale Betriebssicherheit bei geringem Wartungsaufwand von den Energieführungssystemen gefordert. Ein internationales Team realisierte das anspruchsvolle Projekt im vorgegebenen Zeitrahmen. Die implementierten Systeme, darunter die Energieführungssysteme, bewähren sich seitdem im störungsfreien Betrieb. Realisiert hat sie das Unternehmen Tsubaki Kabelschlepp.

Alfred-Jensch-Teleskop und das LSST

Ein weiteres Projekt im Bereich der Tele­skope realisierte Tsubaki Kabelschlepp in der Thüringischen Landessternwarte. Ein wichtiges astronomisches Beobachtungsinstrument ist dort das Alfred-Jensch-Teleskop, ein Zwei-Meter-Spiegelteleskop, das bereits seit 1960 in Betrieb ist. Für die optimale Versorgung eines neuen Kamerasystems wandten sich die Betreiber an den Energieführungshersteller. In enger Zusammenarbeit entstand ein Kunststoff-Energiekettensystem für Schlauch- und Energieleitungen, dessen Betrieb in unterschiedlichsten Lagen zur Schwerkraft gewährleistet ist.

Ein weiterer Blick nach Übersee: Zudem hat das Unternehmen sein Know-how in den Teleskop-Bau bei der Realisierung komplexer Stahl- und Kunststoff-Energiekettensysteme eingebracht, die für die Drehung der Kamera und der Elevationsachse des LSST (Large Synoptic Survey Telescope) auf dem Berg Cerro Pachón in Chile in über 2600 Metern Höhe konzipiert sind. Im Zuge der Werksabnahme, dem sogenannten FAT (Factory Acceptance Test) wurde in Spanien ein kostengünstiges Energieführungssystem zum Verfahren der Azimutachse mit einem Verfahrwinkel von 600 Grad bereitgestellt. Die Kabelschlepp-Techniker und die Planer der Teleskopkonstruktion haben in allen Projektphasen eng zusammengearbeitet, um geeignete Schnittstellen zwischen den einzelnen Komponenten zu schaffen. So ließen sich alle anfangs definierten Anforderungen erfüllen.

Maßgeschneiderte Energieführungssysteme

So unterschiedlich die Anwendungen, so individuell die Lösungen: Für die Anwendungen im Teleskop-Bereich eignen sich besonders Energieführungssysteme, die als einbaufertige Komplettlösungen, an die Anforderungen angepasst und fertig konfektioniert sind. Dabei ist die Beratung und Betreuung über den gesamten Prozess wichtig – von der Projektierung und Planung über das Engineering für passgenaue Schnittstellen bis hin zur Auswahl und Beschaffung aller Einzel- und Zukaufteile müssen die Experten aus Wissenschaft und Industrie eng zusammenarbeiten. Am Ende entsteht durch das reibungslose Zusammenspiel von bis zu mehreren hundert hochwertigen Komponenten ein maßgeschneidertes, langlebiges und einbaufertiges Energiekettensystem.

Auf Wunsch übernimmt Tsubaki Kabelschlepp auch die gesamte Planung und Durchführung der Leitungsbelegung sowie die Komplettmontage einschließlich Führungskanal und Unterbau, die Installation, die Inbetriebnahme und die Abnahme (SAT – Site Acceptance Test) der Energieführungssysteme auch unter rauen Bedingungen oder großer Höhe. So steht den ‚Sternstunden‘ der Wissenschaft auch in höchsten Höhen nichts im Weg.

Der Autor Dipl. -Ing. Jonas Schwenke arbeitet im Telescope Business Application Engineering bei Tsubaki Kabelschlepp.

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