Jedna z nejpozoruhodnějších observatoří na světě nedělá svou práci na vrcholu hory, ne ve vesmíru, ale na výšce 45 000 stop na Boeingu 747. Nick Howes se rozhlédl kolem tohoto jedinečného dopravního letadla, když udělal své první přistání v Evropě.
SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) vycházel z myšlenky, která byla poprvé zakořeněna v polovině 80. let. Představte si, že vědci používají Boeing 747 k přenosu velkého dalekohledu do stratosféry, kde je absorpce infračerveného světla molekulami atmosférické vody dramaticky snížena, a to i ve srovnání s nejvyššími pozemními observatořemi. V roce 1996 se tato myšlenka posunula blíže realitě, když byl projekt SOFIA formálně dohodnut mezi NASA (která financuje 80 procent nákladů na misi 330 milionů dolarů, částka srovnatelnou s jednou skromnou vesmírnou misí) a německým leteckým střediskem (DLR, kteří financují zbývajících 20 procent). Výzkum a vývoj začal vážně pomocí vysoce upraveného modelu Boeing 747SP nazvaného „Clipper Lindburgh“ podle slavného amerického pilota a kde „SP“ znamená „zvláštní výkon“.
Zkušební lety Maiden byly přeletěny v roce 2007, přičemž SOFIA působila mimo výzkumné středisko Dryden Flight Research Center NASA na základně Edwards Airforce v Rogers Dry Lake v Kalifornii - pěkné a suché místo, které pomáhá s instrumentací a letadly operativně.
Vzhledem k tomu, že letadlo navštívilo astronautské výcvikové středisko Evropské kosmické agentury v německém Kolíně nad Rýnem, dostal jsem vzácnou příležitost rozhlédnout se kolem tohoto velkolepého letadla v rámci evropského Tweetu (setkání na Twitteru). Okamžitě bylo patrné, že letadlo je kratší než ty, na kterých obvykle letíte, což umožňuje letadlu zůstat déle ve vzduchu, což je rozhodující aspekt pro jeho nejdůležitějšího cestujícího, dalekohled 2,7 metru SOFIA. Jeho primární zrcadlo Hubble Space Telescope je pokryto hliníkem a odrazí světlo na sekundární 0,4 metru, vše v otevřené klecové konstrukci, která doslova vybuchuje ze strany letadla.
Jak jsme viděli, důvodem pro umístění vícetunového dalekohledu v letadle je to, že tím je možné uniknout většině absorpčních efektů naší atmosféry. Pozorování v infračerveném světle je do značné míry nemožné pro pozemní přístroje na úrovni hladiny moře nebo v její blízkosti a pouze částečně, dokonce i na vysokých vrcholcích hor. Vodní pára v naší troposféře (spodní vrstva atmosféry) absorbuje tolik infračerveného světla, že tradičně jediný způsob, jak to porazit, bylo vyslat kosmickou loď. SOFIA může vyplnit mezeru tím, že bude vykonávat téměř stejnou práci, ale s mnohem menším rizikem as mnohem delší životností. Letadlo má sofistikované infračervené monitorovací kamery pro kontrolu svého vlastního výstupu a monitorování vodních par pro měření toho, k čemu dochází malé absorpce.
Zrcadlo 2,7 metru (i když ve skutečnosti je v praxi používáno jen 2,5 metru), používá sklokeramický kompozit, který je vysoce tepelně tolerantní, což je zásadní vzhledem k drsným podmínkám, kterými letadlo prochází izolovaným dalekohledem. Pokud si někdo představí obtížnost amatérských astronomů s nocí se stabilitou dalekohledu v bludných podmínkách, ušetřte myšlenku SOFIA, jejíž obrovský odrazový dalekohled 19 / 19.9 se musí vypořádat s otevřenými dveřmi
Vítr 800 kilometrů za hodinu (500 mil za hodinu) .Někdy budou některé operace probíhat na 39 000 stopách (přibližně 11 880 metrů) spíše než na možném stropu 45 000 stop (13 700 metrů), protože zatímco vyšší nadmořská výška poskytuje o něco lepší podmínky, pokud jde o nedostatek absorpce (stále nad 99 procent vodní páry, která způsobuje většinu problémů), další potřebné palivo znamená, že časy pozorování jsou významně zkráceny, což činí 39 000
V některých případech je výška provozně lepší, aby bylo možné shromažďovat více údajů. Letadlo používá chytře navržený systém sání vzduchu k nálevce a směrování proudění vzduchu a turbulence pryč od otevřeného okna dalekohledu a při rozhovoru s piloty a vědci se všichni shodli, že žádný účinek nezpůsobil ani výstup z leteckých motorů. .
Zůstat v pohodě
Kamery a elektronika na všech infračervených observatořích musí být udržovány při velmi nízkých teplotách, aby se zabránilo úniku tepla z nich do obrazu, ale SOFIA má eso na rukávu. Na rozdíl od kosmické mise (s výjimkou servisních misí v Hubbleově kosmickém dalekohledu, z nichž každá stojí 1,5 miliardy USD včetně ceny za spuštění kosmického raketoplánu), má SOFIA výhodu v tom, že může vyměnit nebo opravit nástroje nebo doplnit chladicí kapalinu, což umožňuje odhadovaná životnost nejméně 20 let, mnohem delší než jakákoli kosmická infračervená mise, která po několika letech dojde chladicí kapalině.
Mezitím dalekohled a jeho kolébka jsou technickým činem. Dalekohled je do značné míry zafixován v azimutu, pouze s třístupňovou hrou, která kompenzuje letadlo, ale nemusí se pohybovat tímto směrem, protože letadlo, pilotované některými z nejlepších NASA, tuto povinnost plní. Během vědeckých operací může pracovat v rozmezí 20–60 stupňů. Všechno bylo vyvinuto s tolerancemi, které způsobují pokles čelisti. Ložisková koule je například vyleštěna na přesnost menší než deset mikronů a laserové gyroskopy poskytují úhlové přírůstky 0,0008 arcsekundy. Izolovaný od hlavního letadla řadou gumových nárazníků pod tlakem, které jsou kompenzovány výškou, je dalekohled téměř zcela prostý hlavní části 747, ve které jsou umístěny počítače a stojany, které nejen ovládají dalekohled, ale poskytují základní stanici pro pozorovací vědci létající s letadlem.
PI na obloze
Stanice vyšetřovatelů principů je umístěna kolem středu letadla, několik metrů od dalekohledu, ale uzavřena uvnitř letadla (vystavena vzduchu 45 000 stop, jinak by byla posádka a vědci okamžitě zabiti). Zde mohou vědci po dobu deseti nebo více hodin shromažďovat data, jakmile se dveře otevřou a dalekohled směřuje k cílovému cíli, přičemž piloti sledují přesnou dráhu letu, aby si udrželi jak přesnost polohování podle nástroje, tak také co nejlépe zabránit možnost turbulence. Zatímco pozemní dalekohledy mohou rychle reagovat na události, jako je nová supernova, SOFIA je ve svých vědeckých operacích regimentována a při navrhovacích cyklech v délce šesti měsíců až roku je třeba přesně přesně naplánovat, jak nejlépe objekt pozorovat.
Předpovídání budoucnosti
Vědecké operace byly zahájeny v roce 2010 pomocí FORCAST (infračervená kamera s slabým objektem pro dalekohled Sofia) a pokračovaly v roce 2011 nástrojem GREAT (německý přijímač pro astronomii na Teraherzových frekvencích). FORCAST je infračervený přístroj střední / velké vzdálenosti, který pracuje se dvěma kamerami o velikosti mezi pěti a čtyřiceti mikrony (v tandemu mohou pracovat mezi 10–25 mikrony) s 3,2 arcminutovým zorným polem. Viděl první světlo na Jupiteru a galaxii Messier 82, ale bude pracovat na zobrazování galaktického centra, formování hvězd ve spirálních a aktivních galaxiích a také při pohledu na molekulární mraky, což je jeden z jejích primárních vědeckých cílů, který vědcům umožňuje přesně určit teploty prachu a více podrobností o morfologii hvězdotvorných oblastí do rozlišení menšího než 3 arcsekundy (v závislosti na vlnové délce, na které nástroj pracuje). Kromě toho je FORCAST také schopen provádět spektroskopii grism (tj. Mřížkový hranol), aby získal podrobnější informace o složení sledovaných objektů. Neexistuje žádný adaptivní optický systém, ale pro druhy operací, které provádí, nepotřebuje žádný.
FORCAST a GREAT jsou jen dva ze „základních“ vědeckých operačních nástrojů, mezi něž patří také spektrografy Echelle, daleko infračervené spektrometry a širokopásmové kamery s vysokým rozlišením, ale vědecký tým již pracuje na nových nástrojích pro další fázi operací. Přepínání přístrojů, i když je složité, je relativně rychlé (srovnatelné s časem potřebným k přepínání přístrojů na větších pozemních observatořích) a lze jej dosáhnout připravenosti na pozorování, které letadlo chce udělat až 160krát ročně. A přestože neexistovaly žádné pevné plány na výstavbu sesterské lodi pro SOFIA, mezi vědci se vedlo diskuse o umístění většího dalekohledu na Airbus A380.
Sky Outreach
S plánovaným programem velvyslanců vědy, který zahrnuje učitele létající v letadle k výzkumu, se bude rozšiřovat veřejný profil SOFIA. Vědecký výstup a možnosti z nástrojů, které se neustále vyvíjejí, jsou obsluhovatelné a improvizovatelné pokaždé, když přistanou, jsou ve srovnání s vesmírnými misemi nezměrné. Novinářům byla nedávno poskytnuta příležitost navštívit toto pozoruhodné letadlo a bylo to privilegium a pocta být jedním z prvních lidí, který si to všiml zblízka. Za tímto účelem chci poděkovat ESA a NASA za pozvání a šanci vidět něco tak jedinečného.
