Viena no ievērojamākajām observatorijām pasaulē savu darbu veic nevis kalna galā, ne kosmosā, bet gan 45 000 pēdu augstumā ar Boeing 747. Niks Hovss apskatīja apkārt šo unikālo lidmašīnu, kad tā pirmo reizi nolaidās Eiropā.
SOFIA (Stratospheric Infrared Astronomy Observatory for Infrared Astronomy) radās pēc idejas, kas pirmo reizi izvirzīta 80. gadu vidū. Iedomājieties, teica zinātnieki, izmantojot Boeing 747, lai lielu teleskopu nogādātu stratosfērā, kur dramatiski tiek samazināta atmosfēras ūdens molekulu infrasarkanās gaismas absorbcija, pat salīdzinot ar augstākajām observatorijām, kas atrodas uz zemes. Līdz 1996. gadam šī ideja bija spērusi soli tuvāk realitātei, kad NASA (kas finansē 80 procentus no 330 miljonu dolāru misijas izmaksām, kas ir salīdzināma ar vienu pieticīgu kosmosa misiju) un Vācijas Aviācijas un kosmosa centru oficiāli vienojās par SOFIA projektu. (DLR, kas finansē pārējos 20 procentus). Pētniecība un attīstība nopietni sākās, izmantojot ļoti modificētu Boeing 747SP, kas slavenā amerikāņu pilota vārdā tika nosaukts par “Clipper Lindburgh” un kur “SP” apzīmē “īpašu sniegumu”.
Meitene izmēģinājuma lidojumus veica 2007. gadā, un SOFIA darbojās no NASA Dryden Flight Research Center Edwards Gaisa spēku bāzes Rodžersas sausajā ezerā Kalifornijā - jauka, sausa vieta, kas operatīvi palīdz ar instrumentiem un lidmašīnām.
Tā kā lidmašīna apmeklēja Eiropas Kosmosa aģentūras astronautu apmācības centru Ķelnē, Vācijā, man tika dota reta iespēja aplūkot šo krāšņo lidaparātu kā daļu no Eiropas kosmosa “Tweetup” (Twitter sanāksme). Tas, kas uzreiz bija pamanāms, bija lidmašīnas īsāks garums, salīdzinot ar tiem, uz kuriem parasti lidojat, un tas ļauj gaisa kuģim ilgāk uzturēties gaisā, kas ir būtisks faktors tā vissvarīgākajam pasažierim - 2,7 metru SOFIA teleskopam. Tā Habla kosmiskā teleskopa izmēra primārais spogulis ir pārklāts ar alumīniju un gaismu ved uz 0,4 metru sekundāru, un tas viss ir atvērtā būra ietvarā, kas burtiski izlien no gaisa kuģa sāniem.
Kā redzējām, vairāku tonnu teleskopa novietošanas lidaparātā iemesls ir tāds, ka, to darot, ir iespējams izvairīties no mūsu atmosfēras absorbcijas lielākās daļas. Infrasarkano staru novērojumus lielākoties nav iespējams veikt uz zemes bāzētiem instrumentiem jūras līmenī vai tuvu tiem, un tikai daļēji tas ir iespējams pat augstos kalnu virsotnēs. Ūdens tvaiki mūsu troposfērā (atmosfēras apakšējā slānī) absorbē tik daudz infrasarkanās gaismas, ka tradicionāli vienīgais veids, kā to pārspēt, bija kosmosa kuģa nosūtīšana. SOFIA var aizpildīt nišu, veicot gandrīz to pašu darbu, bet ar daudz mazāku risku un ar daudz ilgāku mūžu. Lidmašīnai ir sarežģītas infrasarkanās uzraudzības kameras, lai pārbaudītu pašas izvadīto jaudu, un ūdens tvaiku kontrole, lai izmērītu, cik zema absorbcija notiek.
2,7 metru spogulī (lai arī praksē faktiski tiek izmantoti tikai 2,5 metri) tiek izmantots stikla keramikas kompozīts, kas ir ļoti termiski izturīgs, kas ir svarīgi, ņemot vērā skarbos apstākļus, kādos lidmašīna izlaiž izolēto teleskopu. Ja iedomājas, ka amatieru astronomi dažās naktīs ir saskārušies ar teleskopa stabilitāti pūtīšu apstākļos, aizdomājieties par SOFIA, kuras milzīgajam f / 19.9 Cassegrain atstarojošajam teleskopam ir jātiek galā ar atvērtām durvīm
Vējš ir 800 kilometri stundā (500 jūdzes stundā). Parasti dažas operācijas notiks 39 000 pēdu (aptuveni 11 880 metru) augstumā, nevis iespējamās 45 000 pēdu (13 700 metru) griesti, jo, lai arī lielāks augstums nodrošina nedaudz labākus apstākļus absorbcijas trūkums (joprojām pārsniedz 99 procentus no ūdens tvaikiem, kas rada lielāko daļu problēmu), nepieciešamā papildu degviela nozīmē, ka novērošanas laiki tiek ievērojami samazināti, padarot 39 000
dažos gadījumos ir augstāks pēdu augstums, lai savāktu vairāk datu. Lidaparāts izmanto gudri izstrādātu gaisa ieplūdes sistēmu, lai piltuvi novirzītu un novirzītu gaisa plūsmu un turbulenci prom no atvērtā teleskopa loga, un, runājot ar pilotiem un zinātniekiem, viņi visi bija vienisprātis, ka arī gaisa kuģa dzinēju izlaide nerada nekādu efektu. .
Paliek forši
Kameras un elektronika visās infrasarkano staru observatorijās jāuztur ļoti zemā temperatūrā, lai izvairītos no termiska trokšņa, kas rodas no tām, lai tās iekļūtu attēlā, bet SOFIA ir pavērsusi savu uzgali. Atšķirībā no kosmosa misijas (izņemot apkalpojošās misijas Habla kosmiskajā teleskopā, kas katra maksāja 1,5 miljardus USD, ieskaitot kosmosa atspoles palaišanas cenu), SOFIA priekšrocība ir tā, ka tā var nomainīt vai salabot instrumentus vai papildināt tā dzesēšanas šķidrumu, ļaujot paredzamais dzīves ilgums ir vismaz 20 gadi, kas ir daudz garāks nekā jebkura kosmosa infrasarkanā starojuma misija, kurai pēc dažiem gadiem beidzas dzesēšanas šķidrums.
Tikmēr teleskops un tā šūpulis ir inženierijas sasniegums. Teleskops ir diezgan daudz fiksēts azimutā, un tam ir tikai trīs grādu atstarpe, lai kompensētu lidaparātu, taču tam nav jāvirzās šajā virzienā, jo lidaparāts, ko pilda daži no NASA labākajiem, pilda šo pienākumu. Zinātnisko operāciju laikā tas var darboties 20–60 grādu augstuma diapazonā. Tas viss ir izstrādāts ar pielaidēm, kas liek žoklim nomest. Piemēram, nesošā lode ir noslīpēta ar precizitāti līdz mazāk nekā desmit mikroniem, un lāzera žiroskopi nodrošina leņķa pieaugumu par 0,0008 loka sekundēm. No galvenā gaisa kuģa ar hermetizētu gumijas bamperu sēriju, kas ir kompensēti ar augstumu, teleskops ir gandrīz pilnībā atbrīvots no 747 galvenās daļas, kurā atrodas datori un plaukti, kas ne tikai darbina teleskopu, bet nodrošina bāzes staciju visi novērošanas zinātnieki, kas lido ar lidmašīnu.
PI debesīs
Vadošā izmeklētāja stacija atrodas ap lidaparāta vidusdaļu, dažus metrus no teleskopa, bet ir norobežota lidmašīnā (pakļauta gaisam 45 000 pēdu augstumā, apkalpe un zinātnieki citādi tiktu uzreiz nogalināti). Šeit desmit vai vairāk stundas vienlaikus zinātnieki var vākt datus, tiklīdz durvis atveras un teleskops ir vērsts uz izvēlēto mērķi, pilotiem dodoties pa precīzu lidojuma trajektoriju, lai saglabātu gan instrumenta norādīšanas precizitāti, gan arī lai vislabāk izvairītos no tā. turbulences iespējamība. Kaut arī uz zemes bāzētie teleskopi var ātri reaģēt uz tādiem notikumiem kā jauna supernova, SOFIA zinātniskajās darbībās tiek vairāk regulēts, un, piedāvājot ciklus no sešiem mēnešiem līdz gadam, diezgan precīzi jāplāno, kā vislabāk novērot objektu.
Paredzam nākotni
Zinātniskās darbības sākās 2010. gadā ar FORCAST (Sofijas teleskopa vājā objekta infrasarkano kameru) un turpinājās 2011. gadā ar instrumentu GREAT (vācu astronomijas uztvērējs Teraherzas frekvencēs). FORCAST ir vidēja / tāla infrasarkanā starojuma instruments, kas darbojas ar divām kamerām, kuru izmērs ir pieci līdz četrdesmit mikroni (tandēmā tās var darboties no 10 līdz 25 mikroniem) ar 3,2 loka minūšu skata lauku. Tas ieraudzīja pirmo gaismu Jupiteram un galaktikai Messier 82, bet darbosies ar galaktikas centra attēlveidošanu, zvaigžņu veidošanos spirālveida un aktīvajās galaktikās un arī ar molekulāro mākoņu aplūkošanu, kas ir viens no galvenajiem zinātnes mērķiem, ļaujot zinātniekiem precīzi noteikt putekļu temperatūru un sīkāka informācija par zvaigžņu veidošanās reģionu morfoloģiju līdz mazākai kā trīs loka sekunžu izšķirtspējai (atkarībā no viļņa garuma, pie kura instruments darbojas). Paralēli tam FORCAST spēj veikt arī grisma (t.i., režģa prizmas) spektroskopiju, lai iegūtu sīkāku informāciju par apskatāmo objektu sastāvu. Nav adaptīvas optikas sistēmas, taču operāciju veidiem tā nav nepieciešama.
FORCAST un GREAT ir tikai divi no “pamata” zinātniskās operācijas instrumentiem, kas ietver arī Echelle spektrogrāfus, tālu infrasarkanos spektrometrus un augstas izšķirtspējas platjoslas kameras, taču jau tagad zinātnes komanda strādā pie jauniem instrumentiem nākamajai operāciju fāzei. Instrumentu pārslēgšana, kaut arī ir sarežģīta, ir samērā ātra (salīdzināma ar laiku, kas nepieciešams, lai pārslēgtu instrumentus lielākos zemes novērošanas punktos), un to var panākt, gatavojoties novērojumiem, ko lidmašīna plāno veikt līdz 160 reizēm gadā. Un, lai gan nebija stingru plānu būvēt māsas kuģi SOFIA, zinātnieku starpā ir notikušas diskusijas par lielāku teleskopu Airbus A380.
Debesu izplatīšana
Ar plānoto zinātnes vēstnieku programmu, iesaistot skolotājus, kuri lido ar lidmašīnu, lai veiktu pētījumus, SOFIA publiskais profils augs. Zinātnes rezultāti un iespējas no instrumentiem, kas pastāvīgi attīstās, ir izmantojami un uzlabojami katru reizi, kad tā nolaižas, ir neizmērojami, salīdzinot ar kosmosa misijām. Žurnālistiem tikai nesen tika dota iespēja apmeklēt šo ievērojamo lidmašīnu, un tā bija privilēģija un pagodinājums būt vienam no pirmajiem, kurš to redzēja tuvu. Tādēļ es vēlos pateikties ESA un NASA par ielūgumu un iespēju redzēt kaut ko tik unikālu.
