Wie die San Diego Astronomy Association den Kosmos von überall erforschen kann

Die San Diego Astronomy Association widmet sich der Erforschung des Himmels. Mit einem Mausklick können sie Bilder aus den entferntesten Winkeln der Galaxie herunterladen, ohne jemals ihre Büros oder ihr Zuhause verlassen zu müssen. In der Tat müssen sie das Observatorium nur selten besuchen – es wird von der Sonne angetrieben, ist zu 100 % autonom und kann vollständig über das Internet gesteuert werden. Es befindet sich zudem mitten in der Wüste, um Lichtverschmutzung zu vermeiden. Das bedeutet jedoch, dass es beim Versuch, Bilder von Objekten einzufangen, die Billionen von Kilometern entfernt sind, ständig einigen der extremsten Wetterbedingungen des Landes ausgesetzt ist.

Der Standort des Observatoriums ist als Hochwüste ausgewiesen mit einer Höhe von 1158 Metern. Daher unterliegt es extremen Temperaturschwankungen. Die Tagestemperaturen übersteigen im Sommer typischerweise 37 Grad Celsius und die Nachtabsenkungen sind um 40 Grad kühler. Im Winter liegen die abendlichen Tiefstwerte weit unter dem Gefrierpunkt. Außerdem ist es allem ausgesetzt, von Berggewittern bis hin zu Schneestürmen und viel Staub. Nicht gerade die Definition einer einladenden Umgebung für Computeranlagen.

Wenn die meisten Menschen sich ein Observatorium vorstellen, haben sie das Bild eines großen Gebäudes mit einem Kuppeldach vor Augen – ähnlich wie das ikonische Caltech Mount Palomar Observatorium im Norden des San Diego County. Obwohl noch einige gewölbte Observatorien gebaut werden, ist das moderne Design eine Kastenstruktur mit einem abrollbaren Dach. Diese Designänderung hat zwei Hauptgründe - der erste ist, dass sie im Vergleich zu einer Kuppel extrem kostengünstig ist, der zweite jedoch ist, dass ein großer Teil der heutigen aktiven Observatorien vollständig ferngesteuert betrieben wird. Durch das neue Design wird dies unterstützt.

Das Pad-70-Observatorium in Tierra Del Sol, Kalifornien, spiegelt den aktuellen Stand der Überlegungen bei der Konzeption von Observatorien wider und ist vollständig roboter- und ferngesteuert. Es befindet sich im ländlichen San Diego County, auf halbem Weg zwischen den Städten San Diego und Calexico und nur wenige hundert Meter von der internationalen Grenze entfernt. Das Observatorium ist Teil einer Sammlung kleiner Observatorien. Sie wurden auf einem vier Hektar großen Grundstück errichtet, das der San Diego Astronomy Association (SDAA) gehört und von ihr verwaltet wird.

Der Rahmen und die Verkleidungen des Observatoriums bestehen aus unisoliertem Aluminium. Die Angleichung der Innentemperatur an die Außentemperatur reduziert die Taubildung an den Geräten und ermöglicht eine schnelle Kühlung der Kamerasensoren zur Reduzierung des Bildrauschens. Das bedeutet aber auch, dass jedes Ausrüstungsteil im Inneren den extremen Temperaturwechseln der umgebenden Wüste ausgesetzt ist.

Ein Computer, der die Hitze (und die Kälte) aushält

Angesichts der extremen Bedingungen werden alle im Observatorium verwendeten Komponenten sorgfältig nach ihrer Verlässlichkeit zusätzlich zu ihren Fähigkeiten ausgewählt. John Downing ist Mitglied der SDAA und betreibt das Observatorium Pad 70. Er war verantwortlich für die Auswahl und Konfiguration der Ausrüstung für das Teleskop und seine Reihe von unterstützenden Systemen.

“Die IT-Umgebung des Observatoriums ist ziemlich komplex mit einer Reihe von Subsystemen, die überwacht und verwaltet werden müssen. Der Computer vor Ort muss auch zu einer rechenintensiven Bildverarbeitung in der Lage sein. Das ist sehr viel verlangt.”

- John Downing, Betreiber des PAD 70 Observatoriums für die SDAA

Wenn John sagt, dass die SDAA viel von dem Computer verlangte, der im Observatorium installiert werden sollte, meint er damit insbesondere, dass dieses System folgendermaßen ausgestattet sein musste:

1. lüfterlose Kühlung und die Fähigkeit, in einer staubreichen Umgebung zu arbeiten
2. ein großer Betriebstemperaturbereich
3. Core i7-Rechenleistung für komplexe Bildverarbeitung
4. Kapazität für auswechselbaren Multi-Terabyte-Solid-State-Speicher
5. Unterstützung für USB 3.0 (oder bessere) Verbindungen. Das Observatorium verwendet drei Bildkameras für die Astrofotografie. Eine davon ist eine 35-Megapixel-Kamera mit einem gekühlten Sensor. Jedes Bild hat eine Größe von 72 Megabyte und das Teleskop erzeugt pro Nacht mehrere hundert Bilder, sodass eine schnelle Übertragung von der Kamera zum PC unerlässlich ist.
6. eine 1-Gb-LAN-Verbindung
7. eine drahtlose Verbindung für den Remote-Betrieb
8. eine HDMI-Verbindung für eine lokale Anzeige
9. Unterstützung für die aktuelle Version von Windows 10 Professional
10. technische Unterstützung im Inland
11. und idealerweise wird der Computer auch im Inland hergestellt.

Der OnLogic ML600G-52 ein lüfterloser Industrie-PC mit Intel i7, entsprach schließlich genau den Erwartungen. Er vereinte die lüfter- und öffnungslose Verlässlichkeit, nach der die SDAA suchte, wird hier in den USA hergestellt und unterstützt und verfügt über alle Funktionen, die sie für das Betreiben des Observatoriums und der unterstützenden Geräte benötigen. Da das Observatorium bis zu 5 GB Daten an einem einzigen Abend erfassen kann, wird der ML600G-52 auch für die Bildverarbeitung vor Ort eingesetzt. Das ermöglicht es den Bedienern, nur die gewünschten fertigen Bilder herunterzuladen. Aufgrund seines abgelegenen Standorts verwendet das Observatorium das im ML600 eingebaute Extrovert Mobilfunk-LTE-Modem mit 4G zur Verbindung mit dem Internet und zur Übertragung von Bilddaten. Laut John lief der ML600 nach der Installation im Jahr 2017 ohne Unterbrechung einwandfrei.

“Die richtige PC-Hardware ist für den reibungslosen Betrieb des Observatoriums von entscheidender Bedeutung. Nach einer umfassenden Suche haben wir uns für OnLogic als Hardware-Anbieter entschieden. Obwohl es sich um einen kleinen Auftrag von einem neuen Kunden handelte, wurden wir behandelt, als wären wir der größte und wichtigste Kunde von OnLogic. Das ist eine wunderbare Unternehmenskultur!”

- John Downing, Betreiber des Pad-70-Observatoriums für die SDAA