Jedna z najpozoruhodnejších observatórií na svete nevykonáva svoju prácu na vrchole hory, nie vo vesmíre, ale na výške 45 000 stôp na lietadle Boeing 747. Nick Howes sa rozhliadol okolo tohto jedinečného dopravného lietadla, keď uskutočnil svoje prvé pristátie v Európe.
SOFIA (Stratosférické observatórium pre infračervenú astronómiu) pochádza z myšlienky, ktorá sa prvýkrát objavila v polovici osemdesiatych rokov. Predstavte si, že vedci používajú Boeing 747 na prenos veľkého ďalekohľadu do stratosféry, kde je absorpcia infračerveného svetla molekulami atmosférickej vody dramaticky znížená, dokonca aj v porovnaní s najvyššími pozemnými observatóriami. V roku 1996 sa táto myšlienka posunula bližšie k realite, keď sa projekt SOFIA formálne dohodol medzi NASA (ktorá financuje 80 percent nákladov na misiu 330 miliónov dolárov, sumu porovnateľnú s jednou skromnou vesmírnou misiou) a Nemeckým leteckým strediskom. (DLR, ktorí financujú zvyšných 20 percent). Výskum a vývoj sa začal vážne pomocou vysoko upraveného modelu Boeing 747SP s názvom „Clipper Lindburgh“ po slávnom americkom pilotovi a „SP“ znamená „špeciálny výkon“.
Maidenské testovacie lety sa uskutočnili v roku 2007, pričom SOFIA pôsobila z výskumného centra Dryden Flight Research Center NASA na základni Edwards Airforce v Rogers Dry Lake v Kalifornii - pekné a suché miesto, ktoré pomáha s prístrojovým vybavením a operačne fungujú.
Keď lietadlo navštívilo školiace stredisko astronautov Európskej vesmírnej agentúry v Kolíne nad Rýnom v Nemecku, dostal som vzácnu príležitosť oboznámiť sa s týmto veľkolepým lietadlom v rámci Európskej vesmírnej organizácie Tweetup (stretnutie na Twitteri). Okamžite bolo zrejmé, že je kratšia dĺžka lietadla ako obvykle, na ktorej obvykle lietate, čo umožňuje lietadlu zostať vo vzduchu dlhšie, čo je pre jeho najdôležitejšieho cestujúceho rozhodujúci aspekt, 2,7-metrový ďalekohľad SOFIA. Jeho primárne zrkadlo Hubbleovho vesmírneho teleskopu je potiahnuté hliníkom a odráža svetlo na sekundárne 0,4 metra, všetko v rámci otvorenej klietky, ktorá doslova vybuchne zo strany lietadla.
Ako sme videli, dôvodom umiestnenia viactunového ďalekohľadu do lietadla je to, že týmto spôsobom je možné uniknúť väčšine absorpčných účinkov našej atmosféry. Pozorovania v infračervenom svetle sú do veľkej miery nemožné pre pozemné prístroje na úrovni morskej hladiny alebo blízko nej a iba čiastočne, dokonca aj na vysokých horských vrcholoch. Vodná para v našej troposfére (spodná vrstva atmosféry) absorbuje toľko infračerveného svetla, že tradične jediný spôsob, ako to poraziť, bolo vyslať kozmickú loď. SOFIA môže vyplniť medzeru tým, že bude vykonávať takmer rovnakú prácu, ale s oveľa menším rizikom as oveľa dlhšou životnosťou. Lietadlo má dômyselné infračervené monitorovacie kamery na kontrolu svojho vlastného výstupu a monitorovanie vodných pár na meranie toho, čo sa deje len málo.
Zrkadlo 2,7 metra (hoci sa v skutočnosti používa len 2,5 metra v praxi), používa sklenený keramický kompozit, ktorý je vysoko tepelne tolerantný, čo je nevyhnutné vzhľadom na drsné podmienky, ktorými lietadlo prechádza izolovaným ďalekohľadom. Ak si niekto predstaví ťažkosti amatérskych astronómov, ktorí majú nejaké noci so stabilitou ďalekohľadu v bludivých podmienkach, ušetrí nápad na SOFIA, ktorej obrovský odrazový ďalekohľad musí čeliť otvoreným dverám
Vietor 800 kilometrov za hodinu (500 míľ za hodinu). Nominálne sa budú niektoré operácie uskutočňovať skôr pri 39 000 stôp (približne 11 880 metrov) ako pri možnom strope 45 000 stôp (13 700 metrov), pretože zatiaľ čo vyššia nadmorská výška poskytuje o niečo lepšie podmienky z hľadiska nedostatok absorpcie (stále nad 99 percentami vodnej pary, ktorá spôsobuje väčšinu problémov), ďalšie potrebné palivo znamená, že časy pozorovania sa výrazne skrátia, čo predstavuje 39 000
výška nôh je v niektorých prípadoch prevádzkovo lepšia na zhromažďovanie ďalších údajov. Lietadlo používa dômyselne navrhnutý systém nasávania vzduchu na lievik a smerovanie prúdenia vzduchu a turbulencie mimo otvoreného okna ďalekohľadu a pri rozhovore s pilotmi a vedcami sa všetci zhodli na tom, že žiadny účinok nespôsobil ani výstup z leteckých motorov. ,
Zostať v pohode
Fotoaparáty a elektronika na všetkých infračervených observatóriách sa musia udržiavať pri veľmi nízkych teplotách, aby sa predišlo rozliatiu tepelného šumu do obrazu, ale SOFIA má eso v rukáve. Na rozdiel od vesmírnej misie (s výnimkou servisných misií v Hubbleovom vesmírnom teleskope, z ktorých každá stojí 1,5 miliardy dolárov vrátane ceny za spustenie vesmírneho raketoplánu), má SOFIA výhodu v tom, že dokáže vymeniť alebo opraviť nástroje alebo doplniť svoju chladiacu kvapalinu, čo umožňuje odhadovaná životnosť najmenej 20 rokov, oveľa dlhšia ako akákoľvek vesmírna infračervená misia, ktorá po niekoľkých rokoch dôjde k chladeniu.
Medzitým sú ďalekohľad a jeho kolíska technickým činom. Dalekohled je do značnej miery pevne zafixovaný v azimute, s kompenzáciou lietadla iba s trojstupňovou hrou, ale nemusí sa pohybovať týmto smerom, pretože túto povinnosť plní lietadlo pilotované niektorými z najlepších NASA. Počas vedeckých operácií môže pracovať medzi 20–60 stupňov nadmorskej výšky. Všetko je navrhnuté tak, aby tolerancie spôsobovali pokles čeľuste. Ložisková guľa je napríklad vyleštená s presnosťou menšou ako desať mikrónov a laserové gyroskopy poskytujú uhlové prírastky 0,0008 arcsekundy. Izolovaný od hlavného lietadla radom gumových nárazníkov pod tlakom, ktoré sú kompenzované výškou, je ďalekohľad takmer úplne bez hlavnej časti lietadla 747, v ktorom sú umiestnené počítače a stojany, ktoré nielen ovládajú ďalekohľad, ale zároveň poskytujú základňu pre akýchkoľvek pozorovacích vedcov, ktorí lietajú s lietadlom.
PI na oblohe
Stanica pre vyšetrovanie princípov sa nachádza okolo stredu lietadla, niekoľko metrov od ďalekohľadu, ale je uzavretá v rovine (vystavená vzduchu pri 45 000 stôp by inak bola posádka a vedci okamžite zabití). Tu vedci môžu zhromažďovať údaje po dobu desiatich alebo viacerých hodín, keď sa dvere otvoria a ďalekohľad nasmeruje na cieľový výber, pričom piloti sledujú presnú letovú dráhu, aby si zachovali presnosť smerovania podľa prístrojov a tiež aby sa čo najlepšie vyhli možnosť turbulencie. Aj keď pozemné teleskopy dokážu rýchlo reagovať na udalosti, ako je napríklad nová supernova, SOFIA je vo svojich vedeckých operáciách regimentovanejšia a pri cykloch návrhu trvajúcich šesť mesiacov až rok je potrebné presne presne naplánovať, ako najlepšie objekt pozorovať.
Predpovedanie budúcnosti
Vedecké operácie sa začali v roku 2010 pomocou FORCAST (infračervená kamera s slabým objektom pre Sofijský ďalekohľad) a pokračovali do roku 2011 pomocou prístroja GREAT (nemecký prijímač pre astronómiu na Teraherzových frekvenciách). FORCAST je infračervený prístroj stredného / vzdialeného rozsahu pracujúci s dvoma fotoaparátmi s veľkosťou päť až štyridsať mikrónov (v tandeme môžu pracovať medzi 10 až 25 mikrónmi) s 3,2 arcminútovým zorným poľom. Videli prvé svetlo na Jupitere a na galaxii Messier 82, ale bude pracovať na zobrazovaní galaktického centra, formovaní hviezd v špirálovitých a aktívnych galaxiách a tiež pri pohľade na molekulárne oblaky, čo je jeden z jeho hlavných vedeckých cieľov, ktorý umožňuje vedcom presne určiť teploty prachu a viac podrobností o morfológii oblastí tvoriacich hviezdy až do rozlíšenia menšieho ako 3 sekundy (v závislosti od vlnovej dĺžky, na ktorej prístroj pracuje). Okrem toho je FORCAST schopný vykonávať spektroskopiu grism (tj. Roštový hranol), aby získal podrobnejšie informácie o zložení sledovaných objektov. Neexistuje žiadny systém adaptívnej optiky, ale pre druhy operácií, ktoré vykonáva, nepotrebuje žiadny.
FORCAST a GREAT sú iba dvoma „základnými“ vedeckými operačnými nástrojmi, medzi ktoré patria aj spektrografy Echelle, ďaleko infračervené spektrometre a širokopásmové kamery s vysokým rozlíšením, ale vedecký tím už pracuje na nových nástrojoch pre ďalšiu fázu operácie. Prepínanie prístrojov, hoci je zložité, je relatívne rýchle (porovnateľné s časom potrebným na prepínanie prístrojov na väčších pozemných observatóriách) a možno ho dosiahnuť pripravenosťou na pozorovania, ktoré chce lietadlo dosiahnuť 160 krát ročne. A hoci neexistovali žiadne pevné plány na výstavbu sesterskej lode pre SOFIA, vedci diskutovali o tom, že na Airbus A380 umiestnia väčší ďalekohľad.
Sky Outreach
S plánovaným programom veľvyslancov vedy, ktorý zahŕňa učiteľov, ktorí lietajú v lietadle, aby uskutočňovali výskum, sa verejný profil SOFIA rozrastie. Vedecký výstup a možnosti nástrojov, ktoré sa neustále vyvíjajú, sú použiteľné a improvizovateľné vždy, keď pristanú, sú v porovnaní s vesmírnymi misiami nezmerateľné. Novinárom bola len nedávno poskytnutá príležitosť navštíviť toto pozoruhodné lietadlo a bolo pre mňa cťou byť česť byť jedným z prvých, ktorí ho videli zblízka. Preto by som rád poďakoval ESA a NASA za pozvanie a šancu vidieť niečo také jedinečné.
