Beobachtung der Sonne mit einfachem SAT-Finder
Die Sonne ist nicht nur im sichtbaren Licht das hellste Objekt am Himmel, sondern auch im Radiobereich die stärkste natürliche Strahlungsquelle. In höheren Frequenzbereichen dominiert die thermische Strahlung der Sonne, während in niedrigeren Frequenzen Synchrotronstrahlung überwiegt, die durch Elektronen in starken Magnetfeldern erzeugt wird.
Was ist thermische Strahlung?
Thermische Strahlung ist Wärmestrahlung, die von jedem Körper mit einer Temperatur über 0 Kelvin ausgesendet wird. Die Intensität und die Wellenlänge des Strahlungsmaximums hängen von der Temperatur ab. Die Sonne hat eine Oberflächentemperatur von etwa 6000K, wodurch ihr Strahlungsmaximum im sichtbaren Licht liegt. Dennoch emittiert sie auch im Infrarot- und Radiobereich thermische Strahlung, wenn auch mit geringerer Intensität.
Eine einfache Möglichkeit, die thermische Strahlung der Sonne selbst zu beobachten, ist die Verwendung einer herkömmlichen Satellitenschüssel mit einem handelsüblichen LNB (Frequenzbereich 11-12 GHz). Diese lassen sich günstig gebraucht erwerben oder manchmal sogar kostenlos erhalten. Wir verwendeten eine Primefokus TV Satellitenschüssel von Technisat mit 1 Meter Durchmesser, einen handelsüblichen LNB für das KU-Band (Invacom Flansch LNB SNF 031) und einen SAT Finder. Der LNB wird normalerweise über den TV Reciever mit Strom (12-18 V) versorgt. Diese Stromversorgung muss nun selbst durch das Koaxialkabel eingespeist werden. Da war es für den ersten Versuch hilfreich, dass der SAT Finder gleich mit einem Bateriefach geliefert wurde (Bild). Man kann aber auch eine beliebige 12-Volt-Gleichstromquelle (z. B. Autobatterie, Bleiakku, Powerbank mit 12-V-Anschluss oder Netzteil) verwenden und den Strom mit einer Einspeiseweiche in das Koaxialkabel einspeisen. Der LNB wird an die Satellitenschüssel montiert und per Koaxialkabel mit dem SAT-Finder und der Stromquelle verbunden. Wenn die Schüssel auf die Sonne oder ein anderes Objekt gerichtet ist, zeigt der SAT-Finder eine Signalstärke an. Um sicherzustellen, dass tatsächlich die Sonne und nicht ein geostationärer Satellit detektiert wird, kann die Bewegung des Signals überprüft werden – die Sonne wandert durch das Blickfeld der Antenne und das Signal nimmt mit der Zeit ab.
Um die Daten aufzuzeichnen, kann das Ausgangssignal des SAT-Finders mit einem Analog-Digital-Wandler (wir verwendeten zunächst einen LabJack U3) digitalisiert und am PC dargestellt werden. Die kostenlose Software Radio SkyPipe ermöglicht die graphische Auswertung der Messungen. Mit einem sogenannten Drift-Scan kann die Bewegung der Sonne durch das Sichtfeld der Antenne beobachtet werden. Dabei entsteht eine Gaußsche Glockenkurve, deren Halbwertsbreite die Winkelauflösung des Radioteleskops bestimmt. In unserem Experiment mit einer 1-Meter-Schüssel ergab sich eine Auflösung von etwa 1,7°.
Dieses einfache Experiment ist ein guter Einstieg in die Radioastronomie. Mit einer handelsüblichen Satellitenschüssel und einem SAT-Finder lässt sich die thermische Strahlung der Sonne problemlos nachweisen und messen. Gleichzeitig lässt sich mit einer Transitmessung der Sonne über die Messung der Halbwertsbreite die Öffnungskeule, also das Auflösungsvermögen der Antenne bestimmen.