Spektrometr HIFI (Heterodyne Instrument for Far Infrared) był jednym z 3 instrumentów naukowych, które pracowały w kosmicznym obserwatorium na satelicie HERSCHEL w latach 2009 - 2013. Zbudowany został przez międzynarodowe konsorcjum kierowane przez dr Thijs de Graauw ze Space Research Organization of Netherlands z Holandii.

Ze względu na skomplikowaną konstrukcję HIFI oraz wykorzystanie najnowszych osiągnięć w zakresie techniki mikrofalowej (mieszacze), fizyki nadprzewodników (detektory) oraz fizyki niskich temperatur, konsorcjum HIFI podjęło decyzję o modularnej budowie instrumentu. Były to:

• wejściowa część optyczna zawierajaca detektory, mieszacze i przedwzmacniacze (Focal Plane Unit),
• lokalny oscylator pracujący w temperaturze około 100K (Local Oscillator Unit),
• część wyjściowa zawierająca wzmacniacze częstości pośrednich oraz spektrometry,
• blok sterowania i kontroli HIFI, którego zadaniem będzie sterowanie pracą całego instrumentu, komunikacja z satelitą oraz transmisja zebranych danych naukowych (Instrument Control Unit).

CBK uczestniczyło w budowie podsystemu generatora heterodyny. Został zbudowany tutaj blok zarządzania i kontroli lokalnego oscylatora HLCU (HIFI Local Oscillator Control Unit). Zespół z CBK zapewnił zasilanie całego LO poprzez dostarczenie około 100W mocy w postaci 120 różnych, galwanicznie rozdzielonych i w większości niezależnie programowanych źródeł napięcia lub prądu zasilających syntezer częstotliwości, wzmacniacze i powielacze mikrofalowe.

Wykonany w CBK system (LCU, Local Oscillator Control Unit) jest sterowany przez wbudowany mikrokontroler 80C32, posiada 32kB RAM, 16kB ROM, konstrukcja części cyfrowej oparta jest o wyspecjalizowany układ FPGA RTX54SX32S przeznaczony do pracy w kosmosie. Oprogramowanie LCU (Asembler), poza funkcjami sterującymi i monitorującymi LO, zapewnia bezpieczną pracę elementów mikrofalowych. Algorytmy kontrolujące poprawność operacji związanych z zasilaniem diod powielających są jednymi z najbardziej krytycznych zadań LCU i w znaczący sposób wpływają na niezawodność całego eksperymentu. Wbudowany w LCU, 180-cio kanałowy, 12 bitowy, system monitorowania LO pozwala na autonomiczną weryfikację poprawności pracy LO oraz przesyłanie na Ziemię pełnej informacji serwisowej LO (HouseKeeping).

LCU waży 15kg, jest w pełni redundowanym systemem wykonanym zgodnie z wszystkimi regułami wymaganymi przez ESA. Jest największym i najbardziej skomplikowanym satelitarnym blokiem elektroniki wykonanym dotyczczas w Polsce według wymagań ESA.

Start rakiety nośnej Ariane-5 z aparaturą naukową projektu HERSCHEL nastąpił 14 maja 2009 roku o godz.15:12 (CEST).

W styczniu 2010, po 5-miesięcznej bardzo dokładnej analizie awarii bloku LCU Main, cały system HIFI został ponownie włączony na orbicie (wykorzystując zapasowy tor elektroniki w LCU Redundant). Po załadowaniu nowego programu do pamięci LCU przyrząd HIFI ponownie rozpoczął obserwacje. Program LCU zawiera nowe procedury liczenia sum kontrolnych z różnych obszarów pamięci (tzw. critical, safe, tablice parametrów). Procedury te są wykorzystywane do stałego sprawdzania pamięci LCU i detekowania ewentualnego efektu SEU. Przez cały rok 2010 zaobserwowano 27 wydarzeń SEU w LCU, średnio 2-3 w miesiącu. Za każdym razem miały one miejsce w obszarze safe lub w tablicach, tak więc system automatycznie przeładowywał pamięć i przyrząd cały czas pracował poprawnie bez utraty danych naukowych.

Wyniki uzyskane dzięki misji Herschel pozwalają naukowcom bliżej poznać historię powstania gwiazd i galaktyk, a także wyjaśnić zjawisko tworzenia się Układu Słonecznego. Zadaniem HIFI jest obserwacja obiektów astronomicznych z bardzo dużą rozdzielczością spektralną w zakresie fal od 100 do 625 mikrometrów.

Od 2010 HIFI pracuje bez przerwy dostarczając bardzo dobre dane naukowe. Wyniki badań uzyskane z HIFI zostały opublikowane już w ponad 60 naukowych artykułach. Do tej pory zaobserwowano wiele ciekawych zjawisk. Jednym z pierwszych rezultatów jest odkrycie w Mgławicy Oriona (M42) po raz pierwszy w historii cząsteczki tlenu unoszące się w przestrzeni kosmicznej. Odkryto ten pierwiastek w formie dwuatomowych cząsteczek, takich jak występują powszechnie na powierzchni Ziemi, czyli O2. Zostało to opublikowane w maju 2010 na sympozjum "Herschel First Results" w ESTEC. Odkrycie to pozwoli astronomom dokłądniej poznać mechanizmy powstawania gwiazd.

Blok cyfrowy sterowania zasilacza lokalnego oscylatora heterodynowego instrumentu HIFI został zaprezentowany na Międzynarodowej Warszawskiej Wystawie Innowacji IWIS 2010, która odbyła się w Warszawie w dniach 20-22 października 2010. Za opracowanie tego bloku dr inż. Piotr Orleański wraz z zespołem zostali nagrodzeni złotym medalem IWIS 2010.

Obecnie satelita Herschel prowadzi cały czas obserwacje naukowe. 28 lutego 2011 w instrumencie HIFI pojawił się błąd pamięci SEU, który przerwał pracę aparatury. Te błędy pojawiały się już w LCU w poprzednich miesiącach, ale tym razem został naruszony tzw. krytyczny obszar pamięci LCU - m.in. miejsce, gdzie znajduje się procedura liczenia sumy kontrolnej pamięci. Jednocześnie na skutek tego błędu utracono kontakt z LCU. Jedynym możliwym rozwiązaniem w tej sytuacji było wyłączenia zasilania i ponowne włączenie instrumentu z Centrum Kontroli Lotów w Darmstadt. Po dokładnej analizie i konsultacjach z zespołem CBK oraz po wyborze odpowiednich warunków termicznych dla elektroniki systemu, podjęto decyzję o ponownym uruchomieniu LCU. Nastąpiło to 3 marca 2011, po czym HIFI mógł kontynuować normalną pracę na orbicie. Od tego czasu HIFI razem z LCU - blokiem zbudowanym w CBK i sterującym pracą lokalnego oscylatora LO - pracuje poprawnie.

8 lutego 2012 minęło dokładnie 1000 dni od momentu wyniesienia Herschela na orbitę z poligonu w Kourou. Następnie Obserwatorium Kosmiczne rozpoczęło pracę w ramach drugiego tysiąca Dni Obserwacyjnych (OD). Bieżące szacunki pozostałego helu do chłodzenia detektorów wskazują, że Herschel może prowadzić obserwacje naukowe do połowy lutego 2013.

Satelita Herschel przez cały rok 2012 prowadził obserwacje naukowe. HIFI razem z LCU pracowały bezawaryjnie. Jednakże orbita satelity wokół punktu L2 wykazuje pewną niestabilność, co powoduje potrzebę okresowej jej regulacji. W związku z tym, po zakończeniu swej misji (wyczerpanie zasobów helu przewidziane jest w marcu 2013) satelita będzie "zaparkowany" w miejscu, gdzie nie będzie wymagał korekcji orbity (manewr ten nazywany jest zwykle "usunięciem" lub "deorbitacją").

Misja naukowa teleskopu Herschel zakończyła się 29 kwietnia 2013. Przez cały maj kontrolerzy przeprowadzali jednak różnego rodzaju testy, niemożliwe do przeprowadzenia w czasie normalnej misji. Dopiero 17 czerwca 2013 roku o godzinie 14:25 CEST wysłano ostatnią komendę z ESOC do europejskiego teleskopu. Tym samym zakończyło się prowadzenie obserwacji kosmicznych przyrządami satelity. Wcześniej pozbyto się całego, dostępnego jeszcze w zbiornikach paliwa napędowego oraz przesunięto satelitę z punktu równowagi L2 układu Ziemia-Słońce na bezpieczną orbitę heliocentryczną.

więcej informacji o LCU.