Das fliegende Teleskop der NASA stellt den Betrieb ein

Das Hubble-Weltraumteleskop der NASA ist wohl das bekannteste und erfolgreichste Observatorium der Geschichte und liefert beispiellose Bilder, die die Öffentlichkeit und Astronomen seit mehr als 30 Jahren begeistern. Aber trotzdem ist Hubble nichts Besonderes. Letztendlich ist es nur ein großes optisches Teleskop, das den Vorteil hat, im Weltraum zu sein und nicht auf der Erdoberfläche. Tatsächlich glaubte man lange Zeit, dass sich Hubble nicht von modernen Spionagesatelliten unterscheidet, die vom National Reconnaissance Office betrieben werden – es zeigt einfach in eine andere Richtung.

Es gibt jedoch einige wirklich einzigartige Instrumente im Beobachtungsarsenal der NASA, und obwohl sie vielleicht nicht den Wiedererkennungswert der Hubble- oder James-Webb-Weltraumteleskope haben, stellen sie dennoch unglaubliche Leistungen der Wissenschaft dar. „Ingenieurskunst. Dies wird vielleicht am besten durch das Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) veranschaulicht, ein luftgestütztes Infrarotteleskop, das in ein ausgemustertes Verkehrsflugzeug eingebaut ist und wirklich einzigartig ist.

Leider ist der Betrieb dieses einzigartigen Luftteleskops auch außerordentlich teuer; Mit jährlichen Betriebskosten von etwa 85 Millionen US-Dollar ist es eine der teuersten laufenden Astrophysik-Missionen der Agentur. Nach zwölf Jahren Beobachtungen haben die NASA und ihre Partner am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt beschlossen, das SOFIA-Programm zu beenden, nachdem seine derzeitige Mission im September endete.

Da das Teleskop so kurz vor seinen letzten Beobachtungen steht, scheint es an der Zeit zu sein, über dieses unglaubliche Programm nachzudenken und darüber, warum amerikanische und deutsche Raumfahrtzentren entschieden haben, dass es an der Zeit ist, SOFIA zurück in den Hangar zu bringen.

Auge im Himmel

Indem sie ihre astronomischen Beobachtungen beim Überfliegen der Stratosphäre in einer Höhe von etwa zwölf Kilometern (40.000 Fuß) durchführt, ist SOFIA buchstäblich und im übertragenen Sinne eine glückliche Mitte zwischen terrestrischen und Weltraumteleskopen. Aufgrund seiner Betriebshöhe befindet sich das Teleskop über der überwiegenden Mehrheit des atmosphärischen Wasserdampfs, der andernfalls verhindern würde, dass bestimmte Infrarotfrequenzen die Erdoberfläche erreichen, während seine Fähigkeit, regelmäßig gewartet und aufgerüstet zu werden, die Art von wissenschaftlicher Flexibilität bietet, die normalerweise mit a verbunden wäre bodengebundenes Observatorium.

Der Schlüssel zum SOFIA-Programm ist ein Flugzeug, das groß genug ist, um das Teleskop zusammen mit seiner Instrumentierung und dem Personal, das es bedient, auf die für stabile Langzeitflüge erforderliche Höhe zu befördern. In diesem Fall handelt es sich um eine Großraumflugzeug Boeing 747SP, die ihre Karriere 1977 bei Pan Am begann.

Diese spezielle “SP”-Variante der legendären 747 wurde speziell entwickelt, um länger, schneller und höher zu fliegen, indem ein Teil des Rumpfes entfernt und andere massesparende Modifikationen vorgenommen wurden. Die für SOFIA verwendete Flugzeugzelle, die in relativ begrenzter Anzahl speziell für Flüge zwischen New York und dem Nahen Osten gebaut wurde, ist eine von nur vier 747SP, die noch fliegen.

Um das 17 Tonnen (38.000 Pfund) schwere Teleskop an der 747SP tragen zu können, waren erhebliche strukturelle Änderungen erforderlich, aber sicherlich keine offensichtlicher als die große Tür, die während des Fluges geöffnet werden kann, um den 2,7 m (8,8 Fuß) großen Hauptspiegel freizulegen. Um einen Windstoß beim Öffnen der Tür zu verhindern, der inakzeptable Vibrationen in die Optik einbringen würde, wurde ein ausgeprägter “Buckel” am Heck des Rumpfes angebracht, um den Hochgeschwindigkeitsluftstrom umzuleiten, bevor er die Öffnung nicht erreicht. Unweigerlich tritt turbulente Luft in die Kammer ein, dies kann jedoch durch die Verwendung der Teleskophalterung kompensiert werden, die eine Kombination aus unter Druck stehenden Öllagern, Gegengewichten, Gyroskopen und magnetischen Torquemotoren verwendet, um das Teleskop zu stabilisieren und auszurichten.

Mächtiger Wettbewerb

Das SOFIA-Teleskop ist bei weitem das größte, das jemals an einem Flugzeug montiert wurde, ein Rekord, der mit ziemlicher Sicherheit nie gebrochen werden wird. Trotzdem wird sein Hauptspiegel vom 6,5 m (21 Fuß) großen Reflektor des James Webb Space Telescope (JWST), des neuen Flaggschiff-Infrarotteleskops der NASA, das nur noch wenige Tage von der Inbetriebnahme entfernt ist, in den Schatten gestellt. Obwohl es schwierig ist, die beiden Observatorien und ihre Fähigkeiten direkt zu vergleichen, besteht kein Zweifel daran, dass das JWST die Zukunft der Infrarotastronomie darstellt. Zu einer Zeit, SOFIA ist in den letzten Jahren in die Kritik geraten auf den wenigen wissenschaftlichen Daten, die es im Vergleich zu seinen hohen Entwicklungs- und Betriebskosten sammeln konnte.

Während das JWST SOFIA weitgehend überflüssig macht, bedeutet das nicht, dass die wissenschaftliche Gemeinschaft seinen Verlust nicht betrauern wird. SOFIA ist nicht nur in der Lage, einen viel breiteren Bereich von Infrarotfrequenzen zu beobachten, sondern ihre einzigartige Fähigkeit, den Mond anzuvisieren, führte direkt zu dem 2020 Bestätigung von Wasser auf der sonnenbeschienenen Mondoberfläche. Es kann auch im Laufe der Zeit aufgerüstet werden, um Beobachtungen mit Instrumenten durchzuführen, die heute möglicherweise noch nicht einmal existieren, wenn das JWST zu weit von der Erde entfernt ist, um die Art von inkrementellen Aufrüstungen zu erhalten, die Hubble durchgeführt hat.

Einfach ausgedrückt, es besteht ein berechtigter Bedarf für ein Observatorium wie SOFIA. Aber wenn die NASA keinen billigeren Weg findet, einen zu bauen und zu betreiben, könnte dies eine wissenschaftliche Nische sein, die nicht gefüllt wird.