Das CALLISTO-Spektrometer ist ein programmierbarer Heterodyn-Empfänger (Compound Astronomical Low frequency Low cost Instrument for Spectroscopy and Transportable Observatory). Seine Hauptanwendungen sind die Beobachtung von solaren Radiobursts und die Überwachung von Hochfrequenzstörungen.
Solare Radiobursts sind plötzliche Ausbrüche hochenergetischer Teilchen und elektromagnetischer Strahlung von der Sonne. Sie können in verschiedenen Frequenzbereichen von Kilohertz bis Gigahertz auftreten. Sie treten häufig im Zusammenhang mit Sonneneruptionen und koronalen Massenauswürfen auf, verstärkt in Zeiten hoher Sonnenaktivität wie zum Beispiel während des Sonnenmaximums, das etwa alle elf Jahre auftritt.
Solare Radiobursts können sich auf globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) und Hochfrequenzkommunikationssysteme (HF) auswirken, indem sie beim Signalempfang zu Interferenzen und Signalverschlechterung führen.
Das globale CALLISTO-Netzwerk ermöglicht eine Überwachung von solaren Radiobursts. Derzeit liefern rund 70 über den Globus verteilte Stationen regelmäßig Daten. Das DLR entwickelt und betreibt hierzu drei Arten von Empfängern in verschiedenen Spektralbereichen. Jede CALLISTO-Station besteht aus einer Antenne, einem Vorverstärker, einem Heterodyn-Empfänger (dem eigentlichen CALLISTO-Spektrometer) und einem Computer. Der programmierbare Empfänger verwendet einen modernen, handelsüblichen Breitband-Kabel-TV-Tuner CD1316, der Frequenzen von 45 bis 870 Megahertz mit einer Auflösung von 62,5 Kilohertz abdeckt. Der Bereich kann mit einem Heterodyn-Auf- oder Abwärtswandler auf andere Frequenzen umgestellt werden. DLR-Empfänger decken so auch Bereiche ab zehn und bis zu 1.600 Megahertz ab. Da dies sehr unterschiedlich sein kann, hängt die Art der Antenne vom gewählten Frequenzbereich ab. Manchmal wird sie sogar über steuerbare Rotoren automatisch dem Sonnenstand nachgeführt.
Die CALLISTO-Überwachungssoftware liefert FITS-Dateien mit bis zu 400 Frequenzen pro Sweep. Die Daten werden lokal auf jedem Computer gespeichert und können via FTP auf den zentralen Server der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) hochgeladen werden. Die Daten der vom DLR aufgebauten Stationen werden in das Ionosphere Monitoring and Prediction Center (IMPC) eingepflegt. Zusammen mit bereits etablierten anderen Produkten wie TEC- oder ROTI-Karten werden die Daten hier zur weiteren Nutzung aufbereitet.
Link:
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
Institut für Solar-Terrestrische Physik
E-Mail contact-dlr@DLR.de
CALLISTO-Radiospektrum am 4. Mai 2023, aufgenommen in Neustrelitz (links) und die verwendete Instrumentierung (rechts) (Quelle: DLR).
Kompakter CALLISTO-Empfänger zur Überwachung zweier Frequenzbänder (Quelle: DLR).
e-Callisto Netzwerk, jedes Instrument ist durch seinen beobachteten Frequenzbereich gekennzeichnet. Es können sich mehrere Instrumente an einem Standort befinden (Quelle: DLR).