Jedna od najistaknutijih svjetskih opservatorija ne radi na planini, ne u svemiru, već na visini od 45 000 stopa na Boeingu 747. Nick Howes razgledao je ovaj jedinstveni zrakoplov dok je prvi put sletio u Europu.
SOFIJA (Stratosferska opservatorija za infracrvenu astronomiju) proizašla je iz ideje koja je prvi put predstavljena sredinom 1980-ih. Zamislite, rekli su znanstvenici, kako pomoću Boeinga 747 nosi veliki teleskop u stratosferu gdje se apsorpcija infracrvenog svjetla molekulama atmosferske vode dramatično smanjuje, čak i u usporedbi s najvišim zemaljskim opservatorijama. Do 1996. ta se ideja načinila korak bliže stvarnosti kada je projekt SOFIA službeno dogovoren između NASA-e (koja financira 80 posto troškova misije od 330 milijuna dolara, što je iznos usporediv s jednom skromnom svemirskom misijom) i njemačkim zrakoplovno-svemirskim centrom (DLR, koji financiraju ostalih 20 posto). Istraživanje i razvoj započeli su ozbiljno korištenjem visoko modificiranog Boeinga 747SP nazvanog "Clipper Lindburgh" po poznatom američkom pilotu, a "SP" znači "Special Performance".
Maidenovi testni letovi letjeli su 2007. godine, a SOFIA je radila iz NASA-inog istraživačkog centra Dryden Flight u zračnoj bazi Edwards u Rogers Dry Lakeu u Kaliforniji - lijepo, suho mjesto koje pomaže u radu s instrumentima i zrakoplovima.
Dok je avion bio u posjeti centru za obuku astronauta Europske svemirske agencije u Kölnu, u Njemačkoj, dobila sam rijetku priliku pogledati ovaj veličanstveni zrakoplov kao dio europskog svemirskog „Tweetupa“ (sastanak na Twitteru). Ono što se odmah primijetilo bila je kraća dužina aviona u odnosu na one na kojima obično letite, što omogućava zrakoplovu da dulje ostane u zraku, što je presudan aspekt za najvažnijeg putnika, 2,7-metarskog teleskopa SOFIA. Njegovo primarno ogledalo veličine Hubble svemirskog teleskopa presvučeno je aluminijom i odbija svjetlo do 0,4 metra, sve u okviru s otvorenim kavezom koji doslovno iskače s boka zrakoplova.
Kao što smo vidjeli, razlog za postavljanje višesočnog teleskopa u zrakoplov jest da je tako moguće izbjeći većinu efekata apsorpcije naše atmosfere. Primjećivanja infracrvenom vezom uglavnom su nemoguća za zemaljske instrumente na ili blizu razine mora, a djelomično su moguća čak i na visokim vrhovima planina. Vodena para u našoj troposferi (donji sloj atmosfere) apsorbira toliko infracrvenog svjetla da je tradicionalno jedini način da se to pobijedi bio poslati svemirski brod. SOFIA može popuniti nišu radeći gotovo isti posao, ali uz daleko manji rizik i uz puno duži životni vijek. Zrakoplov ima sofisticirane infracrvene nadzorne kamere za provjeru vlastitog izlaza i nadzor vodene pare kako bi se izmjerilo ono malo apsorpcije.
Zrcalo od 2,7 metara (iako se u praksi zaista koristi samo 2,5 metra) koristi kompozit staklokeramike koji je vrlo toplinski tolerantan, što je od vitalnog značaja s obzirom na teške uvjete kroz koje zrakoplov prolazi izolirani teleskop. Ako neko zamisli poteškoće amaterski astronomi provedu nekoliko noći sa stabilnošću teleskopa u blistavim uvjetima, poštedite misao za SOFIJU, čiji se ogromni teleskop koji reflektira Cassegrain f / 19.9 mora nositi s otvorenim vratima vrata
Vjetrovi od 800 kilometara na sat (500 milja na sat) nedostatak apsorpcije (još uvijek iznad 99 posto vodene pare što uzrokuje većinu problema), potrebno dodatno gorivo znači da se vrijeme promatranja značajno smanjuje, što iznosi 39.000
visina stopa operativno bolja u nekim slučajevima za prikupljanje više podataka. Zrakoplov koristi pametno dizajniran sustav usisavanja zraka za usmjeravanje i usmjeravanje protoka zraka i turbulencije dalje od otvorenog prozora teleskopa, a razgovarajući s pilotima i znanstvenicima, svi su se složili da nije bilo učinka uzrokovanog bilo kakvim izlazima iz motora zrakoplova. ,
Ostati cool
Kamere i elektronika u svim infracrvenim opservatorijima moraju se održavati na vrlo niskim temperaturama kako se ne bi toplotni šum od njih prolio u sliku, ali SOFIA ima asa u rukavu. Za razliku od svemirske misije (s izuzetkom servisnih misija na svemirskom teleskopu Hubble, a svaki koštao 1,5 milijardi dolara, uključujući cijenu pokretanja svemirskog šatla), SOFIA ima prednost u mogućnosti zamjene ili popravljanja instrumenata ili dopunjavanja rashladne tekućine, omogućavajući procijenjeni životni vijek od najmanje 20 godina, daleko duži od bilo koje svemirske infracrvene misije kojoj nakon nekoliko godina ponestane rashladne tekućine.
U međuvremenu su teleskop i njegova kolijevka inženjering. Teleskop je poprilično fiksiran u azimutu, sa samo tri stupnja igra kako bi nadoknadio zrakoplov, ali ne treba se kretati u tom smjeru jer zrakoplov, kojeg su upravljali neki od najboljih NASA-inih najboljih, obavlja tu dužnost. Može raditi između 20–60 stupnjeva nadmorske visine za vrijeme znanstvenih operacija. Sve je konstruirano na tolerancije zbog kojih čeljust pada. Na primjer, ležajna sfera polirana je s točnošću manjom od deset mikrona, a laserski žiroskopi daju kutni priraštaj od 0,0008 arcsekundi. Izoliran od glavnog zrakoplova serijom gumenih odbojnika pod tlakom, koji su nadoknađeni visinom, teleskop je gotovo potpuno oslobođen od glavnog dijela modela 747, u kojem su smještena računala i stalci koji ne samo da upravljaju teleskopom, već pružaju baznu stanicu za bilo koji promatrački znanstvenik koji leti avionom.
PI na nebu
Postaja za istraživanje principa smještena je oko sredine zrakoplova, nekoliko metara od teleskopa, ali zatvorena unutar aviona (izložena zraku na udaljenosti od 45 000 stopa, posada i znanstvenici bi u ovom trenutku bili odmah ubijeni). Ovdje, tijekom deset ili više sati odjednom, znanstvenici mogu prikupljati podatke nakon što se vrata otvore i teleskop usmjeri na cilj izbora, pri čemu piloti slijede preciznu putanju leta kako bi održali preciznost usmjerenja instrumenta i kako bi najbolje izbjegli mogućnost turbulencije. Iako zemaljski teleskopi mogu brzo reagirati na događaje poput nove supernove, SOFIA je reguliranija u svojim znanstvenim operacijama i, s ciklusima prijedloga koji traju šest mjeseci do godinu dana, potrebno je vrlo točno planirati kako najbolje promatrati objekt.
Predviđanje budućnosti
Znanstvene operacije započele su 2010. godine FORCAST (infracrvena infracrvena kamera za Sofijski teleskop), a nastavile su se 2011. godine instrumentom GREAT (njemački prijemnik za astronomiju na Teraherz frekvencijama). FORCAST je infracrveni instrument srednje i daleke udaljenosti, koji radi s dvije kamere između pet i četrdeset mikrona (u tandemu mogu raditi između 10 i 25 mikrona) s vidljivim poljem 3,2 arcminuta. Prvo svjetlo ugledalo je Jupiter i galaksiju Messier 82, ali radit će na oslikavanju galaktičkog središta, stvaranju zvijezda u spiralnim i aktivnim galaksijama, a također i na promatranju molekularnih oblaka, što je jedan od njegovih primarnih znanstvenih ciljeva koji omogućava znanstvenicima da precizno utvrde temperature prašine detaljnije o morfologiji regija koje stvaraju zvijezdu do rezolucije manje od tri luka (ovisno o valnoj duljini na kojoj instrument radi). Uporedo s tim, FORCAST je također u mogućnosti izvesti griz (tj. Rešetkastu prizmu) spektroskopiju, kako bi dobio detaljnije informacije o sastavu pregledanih objekata. Ne postoji prilagodljivi optički sustav, ali on ne treba jedan za vrste operacija koje obavlja.
FORCAST i GREAT samo su dva "osnovna" instrumenta za znanstveno djelovanje, koja uključuju Echelle spektrograme, daleko infracrvene spektrometre i širokopojasne kamere visoke rezolucije, ali već sada znanstveni tim radi na novim instrumentima za sljedeću fazu operacija. Prebacivanje instrumentacije, iako je složeno, relativno je brzo (usporedivo s vremenom potrebno za prebacivanje instrumenata na veće zemaljske opservatorije) i može se postići spremnošću za promatranje, što avion želi raditi do 160 puta godišnje. I dok nije bilo čvrstih planova za izgradnju sestrinog broda za SOFIA, znanstvenici su razgovarali o postavljanju većeg teleskopa na Airbus A380.
Sky Outreach
S planiranim programom znanstvenih veleposlanika koji uključuje nastavnike koji lete u zrakoplovu kako bi vršili istraživanje, javni profil SOFIA će rasti. Znanstveni rezultati i mogućnosti instrumenata koji se neprestano razvijaju, upotrebljivi su i neprimjenjivi svaki put kad slete, nemjerljivi su u usporedbi s svemirskim misijama. Novinari su tek nedavno dobili priliku posjetiti ovaj izvanredni zrakoplov, a bila je privilegija i čast biti jedan od prvih ljudi koji su ga vidjeli izbliza. U tu svrhu želim zahvaliti ESA-i i NASA-i na pozivu i priliku da vidim nešto tako jedinstveno.
