Unul dintre cele mai remarcabile observatorii din lume își desfășoară activitatea nu pe un munte, nu în spațiu, ci înălțime de 45.000 de metri pe un Boeing 747. Nick Howes a aruncat o privire în jurul acestui avion unic, deoarece a făcut primul aterizare în Europa.
SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) a venit dintr-o idee lansată pentru prima dată la mijlocul anilor '80. Imaginează-ți, au spus oamenii de știință, folosind un Boeing 747 pentru a transporta un telescop mare în stratosferă, unde absorbția luminii infraroșii de către moleculele de apă atmosferice este dramatic redusă, chiar și în comparație cu cele mai înalte observatoare bazate pe sol. Până în 1996, această idee făcuse un pas mai aproape de realitate când proiectul SOFIA a fost convenit formal între NASA (care finanțează 80 la sută din costul misiunii de 330 de milioane de dolari, o sumă comparabilă cu o singură misiune spațială modestă) și Centrul aerospațial german. (DLR, care finanțează celelalte 20%). Cercetarea și dezvoltarea au început cu seriozitate folosind un Boeing 747SP extrem de modificat, denumit „Clipper Lindburgh” după celebrul pilot american și unde „SP” reprezintă „Performanță specială”.
Zborurile de testare ale fetei au fost efectuate în 2007, SOFIA funcționând din Centrul de Cercetare a Zborului Dryden al NASA de la Edwards Airforce Base din Lacul Rogers Dry din California - o locație drăguță, uscată, care ajută instrumentarea și aeronava operațional.
Întrucât avionul a făcut o vizită la centrul de pregătire pentru astronauți al Agenției Spațiale Europene din Köln, Germania, mi s-a oferit o ocazie rară de a privi în jurul acestei aeronave magnifice ca parte a unui „Tweetup” al Spațiului European (o întâlnire pe Twitter). Ceea ce s-a remarcat imediat a fost lungimea mai mică a avionului față de cele pe care zburați de obicei, ceea ce permite aeronavei să rămână în aer mai mult timp, un aspect crucial pentru cel mai important pasager al său, telescopul SOFIA de 2,7 metri. Oglinda sa primară de dimensiune a telescopului spațial Hubble este acoperită cu aluminiu și dă lumină la un secundar de 0,4 metri, totul într-un cadru deschis în cușcă, care literalmente se aruncă din partea aeronavei.
După cum am văzut, rațiunea pentru plasarea unui telescop de mai multe tone pe o aeronavă este că, făcând acest lucru, este posibil să evadezi majoritatea efectelor de absorbție ale atmosferei noastre. Observațiile în infraroșu sunt în mare măsură imposibile pentru instrumentele bazate pe sol la sau aproape de nivelul mării și doar parțial posibil chiar și pe monturi înalte. Vaporii de apă din troposfera noastră (stratul inferior al atmosferei) absoarbe atât de mult de lumina infraroșu, încât, în mod tradițional, singurul mod de a învinge acest lucru a fost să trimiteți o navă spațială. SOFIA poate umple o nișă făcând aproape aceeași muncă, dar cu un risc mult mai mic și cu o durată de viață mult mai lungă. Aeronava are camere sofisticate de monitorizare în infraroșu pentru a-și verifica propria ieșire și monitorizarea vaporilor de apă pentru a măsura ce absorbție are loc.
Oglinda de 2,7 metri (deși în practică este utilizată cu adevărat doar 2,5 metri), folosește un compozit ceramic din sticlă care este foarte tolerant termic, ceea ce este vital, având în vedere condițiile dure prin care aeronava trece prin telescopul izolat. Dacă ne imaginăm dificultățile astronomilor amatori au câteva nopți cu stabilitatea telescopului în condiții de blusteritate, rezervați-vă gândirii pentru SOFIA, al cărui telescop reflector Cassegrain f / 19.9 trebuie să se ocupe cu o ușă deschisă către
800 de kilometri pe oră (500 de mile pe oră) vânturi. În mod normal, unele operațiuni vor avea loc la 39.000 de metri (aproximativ 11.880 metri), mai degrabă decât la plafonul posibil de 45.000 de metri (13.700 metri), deoarece în timp ce altitudinea mai mare oferă condiții ceva mai bune în termeni de lipsa absorbției (încă peste 99 la sută din vaporii de apă care provoacă majoritatea problemelor), combustibilul suplimentar necesar înseamnă că timpul de observare este redus semnificativ, ceea ce face 39.000
altitudine de picioare funcțional mai bine, în unele cazuri, pentru a colecta mai multe date. Aeronava folosește un sistem de admisie a aerului proiectat în mod inteligent pentru a canaliza și canaliza fluxul de aer și turbulența departe de fereastra deschisă a telescopului și, vorbind cu piloții și oamenii de știință, toți au fost de acord că nu există niciun efect cauzat de nici o ieșire din motoarele aeronavei. .
Să rămână rece
Camerele și electronica de pe toate observatoarele cu infraroșu trebuie să fie menținute la temperaturi foarte scăzute pentru a evita zgomotul termic de la ele care se varsă în imagine, dar SOFIA are un as în mânecă. Spre deosebire de misiunea spațială (cu excepția misiunilor de deservire către Telescopul spațial Hubble, care costă fiecare 1,5 miliarde de dolari, inclusiv prețul lansării unei navete spațiale), SOFIA are avantajul de a putea înlocui sau repara instrumente sau reîncărca lichidul de răcire, permițând o durată de viață estimată de cel puțin 20 de ani, mult mai lungă decât orice misiune cu infraroșu bazată pe spațiu, care rămâne fără lichid de răcire după câțiva ani.
Între timp, telescopul și leagănul său sunt o faimă a ingineriei. Telescopul este destul de fixat în azimut, având doar un joc de trei grade pentru a compensa aeronava, dar nu este nevoie să se deplaseze în această direcție, deoarece aeronava, pilotată de unii dintre cei mai buni ai NASA, îndeplinește această datorie pentru aceasta. Poate lucra între o distanță de 20-60 de grade în altitudinea în timpul operațiunilor științifice. Totul a fost conceput pentru toleranțe care fac să cadă maxilarul. Sfera de rulment, de exemplu, este lustruită cu o precizie mai mică de zece microni, iar girozii laser asigură creșteri unghiulare de 0.0008 arcsecunde. Izolat de aeronava principală de o serie de bare de protecție sub formă de cauciuc presurizate, care sunt compensate de altitudine, telescopul este aproape complet lipsit de cea mai mare parte a modelului 747, care adăpostește computerele și rafturile care nu numai că operează telescopul, dar oferă stația de bază pentru orice oameni de știință observațională care zboară cu avionul.
PI în cer
Stația de investigator principal este situată în jurul punctului mijlociu al aeronavei, la câțiva metri de telescop, dar închisă în avion (expusă aerului la 45.000 de metri, echipajul și oamenii de știință ar fi uciși instantaneu). Aici, timp de zece sau mai multe ore la rând, oamenii de știință pot strânge date odată ce ușa se deschide și telescopul este îndreptat către ținta aleasă, piloții urmând o cale precisă de zbor pentru a menține atât instrumentul care indică precizia, cât și pentru a evita cel mai bine. posibilitatea turbulenței. În timp ce telescoapele la sol pot răspunde rapid la evenimente precum o nouă supernovă, SOFIA este mai regimentată în operațiunile sale științifice și, cu cicluri de propunere de peste șase luni la un an, trebuie să planifici cât mai exact cum să observi cel mai bine un obiect.
Previziunea viitorului
Operațiunile științifice au început în 2010 cu FORCAST (Cameră infraroșie cu obiecte slabe pentru Telescopul Sofia) și au continuat în 2011 cu instrumentul GREAT (Receiver German pentru Astronomie la Teraherz Frequencies). FORCAST este un instrument cu infraroșu mijlociu / îndepărtat care funcționează cu două camere între cinci și patruzeci de microni (în tandem pot lucra între 10-25 microni) cu un câmp de vedere de 3,2 arcminute. Acesta a văzut prima lumină pe Jupiter și galaxia Messier 82, dar va lucra la imagistica centrului galactic, la formarea stelelor în galaxii în spirală și active și, de asemenea, la privirea norilor moleculari, unul dintre obiectivele sale științifice principale care să le permită oamenilor de știință să determine cu exactitate temperaturile prafului și mai multe detalii despre morfologia regiunilor de formare a stelelor până la o rezoluție mai mică de trei arcade (în funcție de lungimea de undă la care instrumentul lucrează). Pe lângă aceasta, FORCAST este de asemenea capabil să efectueze spectroscopie grism (adică o prismă de grătare), pentru a obține informații mai detaliate despre compoziția obiectelor vizionate. Nu există un sistem optic adaptiv, dar nu are nevoie de unul pentru tipurile de operații pe care le realizează.
FORCAST și GREAT sunt doar două dintre instrumentele de bază ale operațiunilor științifice, care includ, de asemenea, spectrografele Echelle, spectrometrele cu infraroșu îndepărtat și camere cu bandă largă de înaltă rezoluție, dar deja echipa științifică lucrează la instrumente noi pentru următoarea fază de operații. Comutarea instrumentației, în timp ce este complexă, este relativ rapidă (comparabilă cu timpul necesar pentru a comuta instrumentele pe observatoare mai mari la sol) și poate fi realizată în condiții de pregătire pentru observații, pe care avionul urmărește să o facă de 160 de ori pe an. Și deși nu existau planuri ferme de construire a unei nave surori pentru SOFIA, au existat discuții între oamenii de știință pentru a pune un telescop mai mare pe un Airbus A380.
Outreach Sky
Cu un program de ambasador științific planificat care implică profesori care zboară pe aeronave să facă cercetări, profilul public al SOFIA va crește. Producția științifică și posibilitățile provenite de la instrumente care sunt în continuă evoluție, funcționabile și improbabile de fiecare dată când aterizează sunt incomensurabile în comparație cu misiunile spațiale. Jurnaliștilor li s-a oferit recent doar ocazia de a vizita această aeronavă remarcabilă și a fost un privilegiu și onoare să fiu unul dintre primii oameni care să-l vadă de aproape. În acest scop, doresc să mulțumesc ESA și NASA pentru invitația și șansa de a vedea ceva atât de unic.
