A világ egyik legfigyelemreméltóbb obszervatóriuma a hegy tetején, nem az űrben végzi munkáját, hanem 45 000 láb magasan a Boeing 747-en. Nick Howes körülnézett ezen az egyedi repülőgépen, amikor Európában első leszállást végzett.
A SOFIA (az infravörös csillagászat sztratoszférikus obszervatóriuma) egy olyan ötletből származott, amelyet először a 80-as évek közepén vettek fel. Képzelje el, mondják a tudósok, hogy a Boeing 747 segítségével egy nagy távcsövet szállítanak a sztratoszférába, ahol a légköri vízmolekulák által az infravörös fény abszorpciója drasztikusan csökken, még a legmagasabb földi csillagvizsgálókkal összehasonlítva is. 1996-ra ez az ötlet egy lépést közelebb hozott a valósághoz, amikor a NASA (aki finanszírozza a 330 millió dolláros küldetés költségeinek 80 százalékát, amely összeg összehasonlítható az egyetlen szerény űri misszióval) és a Német Repülési Központ hivatalosan megállapodtak a SOFIA-projektről. (DLR, aki a másik 20 százalékot finanszírozza). A kutatás és fejlesztés komolyan kezdődött egy erősen átalakított Boeing 747SP segítségével, amelyet a híres amerikai pilóta után „Clipper Lindburgh” -nek neveztek el, és ahol az „SP” a „Különleges teljesítmény” kifejezést jelenti.
A leánykori tesztrepüléseket 2007-ben repültek, és a SOFIA a NASA Dryden Repülési Kutatóközpontjából, az Edwards Airforce Base-ben, a kaliforniai Rogers Dry Lake-ben működik - ez egy szép, száraz hely, amely segíti a műszerek és a repülőgépek működését.
Mivel a repülőgép látogatást tett az Európai Űrügynökség űrhajós oktatóközpontjában, a németországi kölni Kölnben, ritka alkalmat kapott számomra, hogy körülnézzem ezt a csodálatos repülőgépet az európai űrhajósítás (Tweetup) részeként (egy Twitter találkozó). Azonban észrevehető volt a repülőgép rövidebb hossza, mint ahova általában repülsz, ami lehetővé teszi a repülőgép számára, hogy hosszabb ideig maradjon a levegőben, ami a legfontosabb utas, a 2,7 méteres SOFIA távcső szempontjából kritikus szempont. A Hubble űrteleszkóp méretű elsődleges tükör alumínium bevonattal rendelkezik, és fénye 0,4 méteres másodlagosnak felel meg, mindezt nyitott ketreckeretben, amely szó szerint kiugrik a repülőgép oldaláról.
Mint láttuk, a több tonnás távcsövet repülőgépre helyezésének indoka az, hogy ezzel elkerülhető a légkörünk abszorpciós hatásainak nagy része. Az infravörös megfigyelés nagymértékben lehetetlen a földszintű műszereknél a tengerszint feletti magasságban vagy annak közelében, és csak részben, valószínűleg még a magas hegy tetején is. A troposzféra (a légkör alsó rétege) vízgőzök annyira elnyelik az infravörös fényt, hogy hagyományosan az egyetlen módszer ennek legyőzésére egy űrhajó küldése volt. A SOFIA szinte ugyanazt a munkát töltheti ki egy rést, sokkal kevesebb kockázattal és sokkal hosszabb élettartammal. A repülőgép kifinomult infravörös kamerákkal rendelkezik, hogy ellenőrizze saját teljesítményét, és a vízgőz-megfigyeléssel rendelkezik, hogy megmérje, milyen kis abszorpció alakul ki.
A 2,7 méteres tükör (bár valójában csak a 2,5 métert használják a gyakorlatban) üvegkeramikus kompozitot használ, amely hőszigetelő, és ez rendkívül fontos, figyelembe véve a nehéz körülményeket, amelyek között a repülőgép az izolált távcsövet átjuttatja. Ha elképzeljük, hogy az amatőr csillagászok milyen nehézségeket okoznak néhány éjszaka a távcső stabilitása foltos körülmények között, akkor gondolj a SOFIA-ra, amelynek hatalmas f / 19,9-es Cassegrain tükröző teleszkópjának nyitott ajtóval kell szembenéznie
800 kilométer / óra (500 mérföld / óra) szél. Általában néhány művelet 39 000 lábon (kb. 11 880 méter) történik, nem pedig a 45 000 láb (13 700 méter) lehetséges felső határán, mert bár a magasabb tengerszint feletti magasság valamivel jobb feltételeket biztosít a az abszorpció hiánya (még mindig a vízgőz 99 százaléka felel meg, amely a legtöbb problémát okozza), a szükséges extra üzemanyag azt jelenti, hogy a megfigyelési idő jelentősen lecsökken, így a 39 000
egyes esetekben a lábmagasság operációs szempontból jobb, több adat gyűjtése érdekében. A repülőgép ügyesen kialakított beszívórendszerrel tölti le és irányítja a légáramot és a turbulenciát a nyitott távcső ablakából, és a pilótákkal és a tudósokkal beszélve mindannyian egyetértettek abban, hogy a repülőgép motorjainak semmi kimenete nem okoz hatást. .
Hűvös maradni
Az összes infravörös obszervatórium kameráit és elektronikáját nagyon alacsony hőmérsékleten kell tartani, hogy elkerüljék a hőkibocsátást a képből, de a SOFIA emeli fel a hüvelyét. Az űrhajózási küldetésektől eltérően (kivéve a Hubble Űrtávcsőhöz szolgáló szolgáltatási kiküldetéseket, amelyek mindegyike 1,5 milliárd dollárba kerül, beleértve az űrrepülőgép indításának árát), a SOFIA előnye, hogy műszereket cserélhet vagy javíthat, vagy feltöltheti hűtőfolyadékát, lehetővé téve a becsült élettartama legalább 20 év, jóval hosszabb, mint bármely más, az űrben működő infravörös misszión, amely néhány év után elfogy a hűtőfolyadék.
Eközben a távcső és a bölcső mérnöki feladat. A távcső nagyjából rögzített azimutban, csupán három fokos játékkal kompenzálja a repülőgépet, de nem kell ebben az irányban mozognia, mivel a NASA egyik legfinomabb pilóta alatt álló repülőgép ezt a feladatot látja el. A tudományos műveletek során 20–60 fokos tengerszint feletti magasságban működhet. Mindezt olyan toleranciára tervezték, amely miatt az állkapocs leesik. Például a csapágygömböt tíz mikronnál kisebb pontossággal csiszolják, és a lézer giroszkópok szög-növekedése 0,0008 ívperc. A fő repülőgéptől nyomás alatt álló gumi lökhárítók sorozata, amelyek magasságban vannak kiegyenlítve, a távcső szinte teljesen mentes a 747 fő részétől, amely olyan számítógépeket és állványokat tartalmaz, amelyek nemcsak a távcsövet működtetik, hanem a bázisállomást is biztosítják. bármely megfigyelő tudós, aki repülővel repül.
PI az égen
Az alapelvész a repülőgép középső pontja körül helyezkedik el, néhány méterre a távcsőtől, de a síkban van bezárva (45 000 láb hosszú levegőnek kitéve, a személyzet és a tudósok egyébként azonnal meghalnak). Itt, egy vagy több tíz órán keresztül, a tudósok adatokat gyűjthetnek, amikor az ajtó kinyílik és a távcső a választott célpontra mutat, miközben a pilóták pontos repülési útvonalon haladnak, hogy megőrizzék a műszer mutatásának pontosságát, és hogy a lehető legjobban elkerüljék a turbulencia lehetősége. Míg a földi távcsövek gyorsan reagálnak olyan eseményekre, mint egy új szupernóva, a SOFIA-t inkább a tudományos műveletek során alkalmazzák, és ha hat hónaptól egy évig terjedő pályázati ciklusokat kell készíteni, akkor pontosan meg kell tervezni, hogyan lehet a legjobban megfigyelni egy tárgyat.
A jövő előrejelzése
A tudományos mûveletek 2010-ben a FORCAST-val (Fagi Object Infrared Camera for Sofia Telescope) indultak el, és 2011-ben folytatódtak a GREAT (Teraherz Frequencies német csillagászat-vevõ) készüléken. A FORCAST egy közepes / távoli infravörös eszköz, amely két kamerával működik, öt és negyven mikron közötti távolságra (együttesen 10-25 mikron közötti működésre képesek), 3,2 arces perces látómezővel. Első fényt látott a Jupiterre és a Messier 82 galaxisra, de a galaktikus központ képalkotására, a csillagképződésre spirális és aktív galaxisokban, valamint a molekuláris felhők vizsgálatára is irányul, amely az egyik elsődleges tudományos célja, amely lehetővé teszi a tudósok számára, hogy pontosan meghatározzák a por hőmérsékletét és részletesebben a csillagképző régiók morfológiájáról kevesebb mint három ív-másodperc felbontásig (attól függően, hogy a műszer milyen hullámhosszon működik). Emellett a FORCAST grism (vagyis rácsprizma) spektroszkópiát is képes elvégezni, hogy részletesebb információt szerezzen a vizsgált tárgyak összetételéről. Nincs adaptív optikai rendszer, de ehhez nincs szüksége a végrehajtott műveletek típusaira.
A FORCAST és a GREAT csak az „alapvető” tudományos műveleti eszközök közül kettő, amelyek magukban foglalják az Echelle spektrográfiákat, a távoli infravörös spektrométereket és a nagy felbontású szélessávú fényképezőgépeket is, de a tudományos csapat már dolgozik új műszerek kidolgozásán a következő műveleti szakaszhoz. A műszeres átkapcsolás, bár bonyolult, viszonylag gyors (hasonló ahhoz az időhöz, amely a műszerek nagyobb földi megfigyelőállomásokon történő átváltásához szükséges), és megfigyelésre való felkészültséggel érhető el, amelyet a sík évente akár 160-szor is meg akar tenni. És bár nem voltak határozott tervek a SOFIA testvérhajó építésére, a tudósok között vita folyt arról, hogy egy nagyobb távcsövet helyezjenek el egy Airbus A380-ra.
Sky Outreach
A SOFIA nyilvános profilja növekszik egy tervezett tudományos nagykövet programmal, amelybe bevonják a repülőgépen repülõ tanárokat kutatás elvégzésére. Az űrhajózási feladatokhoz képest mérhetetlen az a tudományos eredmény és lehetőségek, amelyek a folyamatosan fejlődő, javítható és javítható eszközökből állnak, amikor leszállnak. Az újságíróknak nemrégiben lehetőséget kaptak arra, hogy meglátogassák ezt a figyelemre méltó repülőgépet, és kiváltság és megtiszteltetés volt az elsők közt látni az első embereket. E célból köszönetet szeretnék mondani az ESA-nak és a NASA-nak a meghívásért és a lehetőséget, hogy láthassanak oly valami különlegeset.
