Quelle: Universität Stuttgart.

3. November 2021 – Das SOFIA Team hat routinemäßige Wartungsarbeiten durchgeführt, denen sich jedes Flugzeug regelmäßig unterziehen muss und auch die technischen Besonderheiten überprüft, die durch den Umbau der 747SP zur fliegenden Sternwarte entstanden sind.

Teleskoptür erstmals seit 2008 ausgebaut
Ein Fokus der diesjährigen Wartung lag auf dem Rolltor, das sich vor Beginn der wissenschaftlichen Beobachtungen öffnet, damit das Teleskop einen freien Blick auf den Himmel bekommt. Zum ersten Mal seit 2008 wurde das Tor mit der Abmessung von 4,5 mal 6 Meter vom Flugzeugrumpf abgenommen und auf Herz und Nieren geprüft, seine Lager gereinigt und bei Bedarf ausgetauscht.
Der Ingenieur, der seinerzeit die Entwicklung der oberen starren Tür geleitet hatte, kehrte sogar extra aus dem Ruhestand in das SOFIA-Team zurück, um bei der Wartung der Tür zu unterstützen.

Zum Schutz des Teleskops hatten die Kollegen und Kolleginnen des Deutsche SOFIA Instituts (DSI) der Universität Stuttgart, das auf der deutschen Seite SOFIAs Betrieb koordiniert, vor dem Beginn der umfangreichen Arbeiten an der Teleskoptür diverse Schutzmaßnahmen ergriffen. So musste z.B. das aktuell angebaute wissenschaftliche Instrument zunächst abgebaut und gegen ein Ersatzgewicht ausgetauscht werden. Alle Teleskopspiegel wurden mit speziellen Gehäusen oder Paneelen abgedeckt, bevor dann das komplette Teleskop mit einer Schutzhülle ummantelt wurde.

Außerdem hat das DSI-Team turnusmäßige Wartungsarbeiten an verschiedenen Systemen des Teleskops durchgeführt sowie das Upgrade zweier Leitkameras, das für die nächste Wartungsperiode vorgesehen ist, vorbereitet. „Wir nutzen die Wartungszeiten des Flugzeugs stets dafür, das Teleskop zu warten und einzelne Komponenten auf den neuesten Stand der Technik zu bringen“, sagt Michael Hütwohl, Leiter des DSI-Teams am AFRC und SOFIA-Teleskop Manager.

„SOFIA Wartungen sind immer eine unglaublich teamorientierte Herausforderung“, so Jonathan Brown, SOFIAs Systemingenieur und Integrationsleiter von der NASA. „Ob es sich nun um das Teleskop, die Missionssysteme oder die Avionik handelt – nur wenn alle ihren Teil beisteuern, können wir erfolgreich sein.“

Bevor SOFIA in dieser Woche wieder mit Wissenschaftsflügen beginnen konnte, hatte das DSI Team vorab die Schutzhülle des Teleskops sowie die Spiegelabdeckungen entfernt und vor allem den Hauptspiegel mit einem Durchmesser von 2,7 Metern einer genauen Inspektion unterzogen. „SOFIA ist nun weiterhin bereit, in den kommenden 12 Monaten zuverlässig exzellente astronomische Beobachtung im mittleren und fernen Infrarotbereich zu absolvieren“, so Michael Hütwohl.

Über SOFIA
SOFIA, das Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie, ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR; Förderkennzeichen 50OK0901, 50OK1301 und 50OK1701) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird auf Veranlassung des DLR mit Mitteln des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages und mit Mitteln des Landes Baden-Württemberg und der Universität Stuttgart durchgeführt. Der wissenschaftliche Betrieb wird auf deutscher Seite vom Deutschen SOFIA Institut (DSI) der Universität Stuttgart koordiniert, auf amerikanischer Seite von der Universities Space Research Association (USRA). Die Entwicklung der deutschen Instrumente ist finanziert mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des DLR.

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• Stratosphären-Observatorium SOFIA

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Quelle: DLR.

Neues Einsatzgebiet zur Beobachtung des Südhimmels

Eigentlich hätte die fliegende Sternwarte SOFIA den Nachthimmel der Südhalbkugel wie gewohnt von Neuseeland aus beobachten sollen. „Aufgrund der durch den Covid-19 verursachten Reiseeinschränkungen werden wir das Observatorium nicht wie gewohnt in Christchurch einsetzen. Wir haben uns daher entschieden, nach Tahiti auszuweichen“, sagt Heinz Hammes, SOFIA-Projektleiter bei der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. „Die Beobachtungen von der südlichen Hemisphäre aus haben für uns eine große wissenschaftliche Bedeutung. Deswegen sind wir der Regierung von Französisch-Polynesien sehr dankbar, dass sie uns aufgenommen und der wissenschaftlichen Gemeinschaft einen großen Dienst erwiesen haben. Alle unsere Mitarbeiter an Bord sind geimpft. Daher erwarten wir einen reibungslosen Ablauf der Kampagne und freuen uns auf tolle Ergebnisse“. SOFIA ist am 19. Juli 2021 um 13:42 Uhr Ortszeit (20. Juli 2021 01:42 Uhr deutscher Zeit) auf dem Fa’a’ā internationalen Flughafen in Französisch-Polynesien gelandet. Nach dieser Kampagne wird SOFIA nach Kalifornien zurückkehren, wo sie ihren jährlichen Routine-Check absolvieren wird, bevor das fliegende Observatorium wieder zu neuen spannenden Beobachtungen aufbrechen wird.

Von Französisch-Polynesien aus wird SOFIA etwa acht Wochen lang wissenschaftliche Flüge zur Beobachtung von astronomischen Quellen bestreiten, die von der nördlichen Hemisphäre aus nicht sichtbar sind. Während dieses Aufenthalts werden die Astronomen zwei der wissenschaftlichen Instrumente des fliegenden Observatoriums verwenden: das deutsche Instrument für hochauflösende Spektroskopie, GREAT (German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies) und das amerikanische Instrument zur Messung von Magnetfeldern, HAWC+ (High-resolution Airborne Wideband Camera).

Mit SOFIA den Ursachen des Klimawandels auf der Spur
„Zu den geplanten Projekten mit dem GREAT-Instrument gehören neue Messungen des atomaren Sauerstoffs in der oberen Atmosphäre der Erde. Sie werden uns dabei helfen, den Klimawandel besser zu verstehen“, berichtet Dr. Alessandra Roy, SOFIA-Projektwissenschaftlerin bei der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR. Klimamodelle sagen voraus, dass zunehmende Treibhausgaskonzentrationen die Temperaturen in der unteren Atmosphäre erhöhen, während die Temperaturen in der höheren Atmosphäre (Mesosphäre) sinken.

„Diese SOFIA-Messungen des atomaren Sauerstoffs spielen eine wichtige Rolle bei der Abschätzung der Temperaturen im oberen Teil der Atmosphäre und können die Theorien bestätigen, die beschreiben, wie die Sonnenenergie zwischen der Erdoberfläche und dem Weltraum ausgetauscht wird“, betont Roy.

Mit SOFIA Rätsel im interstellaren Medium entschlüsseln

GREAT wird aber auch südliche Ziele für zwei große Projekte – die sogenannten Legacy Projects – ins Visier nehmen, die schon während des SOFIA-Aufenthaltes in Köln/Bonn mitbeobachtet wurden: „HyGAL“ und „FEEDBACK“. „HyGAL“ untersucht, wie die chemischen Reaktionen im sogenannten interstellaren Medium von den durch die Galaxie strömenden, hochenergetischen Teilchen – auch bekannt als kosmische Strahlung – beeinflusst werden. „FEEDBACK“ wird Regionen mit einer Vielzahl von massiven Sternengeburten untersuchen. Die Forscher wollen dabei herausfinden, welchen Einfluss Sternentstehungsaktivitäten auf die Entstehung anderer Sterne in diesem Gebiet haben, also ob sie den Prozess der Sternenbildung eher unterstützen oder behindern. „Diese Beobachtungen von SOFIA werden den Astronomen neue Erkenntnisse bringen, warum der Sternentstehungsprozess so ineffizient ist. Wir sehen viel weniger Sterne, als eigentlich da sein sollten. Das wirft die Frage auf, ob wir den Mechanismus der Sternentstehung vollständig verstanden haben“, sagt Roy.

Nach den 20 geplanten Flügen mit GREAT werden die Ingenieure und Techniker der Sternwarte den Empfänger austauschen und HAWC+ nutzen, um unter anderem das Legacy-Projekt „SIMPLIFI“ (Study of Interstellar Magnetic Polarization: a Legacy Investigation of Filaments) zu beginnen.

Dabei werden sie das SOFIA-Teleskop auf ganz spezielle kosmische Strukturen richten. Die sogenannten Filamente sind lange und dünne Gasformationen, in denen die meisten Sterne entstehen. Dank des Legacy-Programms werden die Wissenschaftler neue Erkenntnisse über die Rolle von Magnetfeldern in Sternentstehungsgebieten gewonnen haben. Während dieser zwölf Flüge mit HAWC+ wird das Observatorium auch das galaktische Zentrum beobachten, um die Rolle der Magnetfelder in den Regionen zu verstehen, die dem zentralen supermassiven schwarzen Loch am nächsten sind.

SOFIA

SOFIA ist ein weltweit einzigartiges, fliegendes Observatorium, das den Weltraum im Infrarotbereich untersucht. So erforscht die Sternwarte etwa, wie sich Milchstraßensysteme entwickeln oder wie Sterne und Planetensysteme aus interstellaren Molekül- und Staubwolken entstanden sind. Möglich wird dies durch ein 17 Tonnen schweres, in Deutschland entwickeltes und gefertigtes Teleskop mit einem Spiegeldurchmesser von 2,7 Metern. SOFIA verfügt über sechs verschiedene wissenschaftliche Instrumente, von denen drei aus Deutschland stammen – zwei Instrumente für das Fern-Infrarot und ein optisches Instrument.

Das Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie ist ein Gemeinschaftsprojekt der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird von der Deutschen Raumfahrtagentur mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi), des Landes Baden-Württemberg und der Universität Stuttgart durchgeführt. Die Entwicklung der deutschen Instrumente ist finanziert mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des DLR. Der wissenschaftliche Betrieb wird auf deutscher Seite vom Deutschen SOFIA-Institut (DSI) der Universität Stuttgart koordiniert, auf amerikanischer Seite von der Universities Space Research Association (USRA).

GREAT

GREAT, der „German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies“, ist ein Empfänger für spektroskopische Ferninfrarot-Beobachtungen in einem Frequenzbereich von 1,25 bis 5 Terahertz (60 bis 240 Mikrometer Wellenlänge), der von bodengebundenen Observatorien aufgrund der mangelnden atmosphärischen Transparenz nicht zugänglich ist. Dieser Empfänger kommt als Instrument der ersten Generation am Flugzeug-Observatorium SOFIA zum Einsatz. GREAT wurde vom Max-Planck-Institut für Radioastronomie (MPIfR) in Bonn und dem I. Physikalischen Institut der Universität zu Köln in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Optische Sensoren in Berlin entwickelt und gebaut. Die Entwicklung des Instruments wurde finanziert mit Mitteln der beteiligten Institute, der Max-Planck-Gesellschaft und der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

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Autor: Karl Urban

Benannt wurde das Shuttle nach dem Raumschiff Enterprise aus der bekannten Fernsehserie. Ursprünglich sollte es zu Ehren der damals gerade zweihundert Jahre alten Verfassung der USA Constitution heißen, eine Unterschriften-Aktion von Fans der Fernsehserie Star Trek führte dann aber dazu, dass sich die NASA für diesen offensichtlich publikumswirksameren Namen entschied. Der Orbiter wurde im September 1976, wie auch alle seine Nachfolger, von Rockwell International in Palmdale, Kalifornien fertiggestellt (1996 wurde der Luftfahrt- und Raumfahrt- sowie der Verteidigungsbereich des Unternehmens von Boeing gekauft). Vier Monate später wurde er zum nahegelegenen Dryden Flight Research Center geschleppt, um dort umfassend getestet zu werden.
 
Zu den Tests gehörten 13 Landungen, die die Enterprise mit Hilfe einer umgebauten Boing 747 absolvierte, auf die sie montiert worden war. Am 12. August 1977 kehrte der Orbiter vom ersten freien Flug mit zwei Piloten an Bord erfolgreich zurück. Vorausgegangen war ein 7.000 Meter tiefer Gleitflug. Nach weiteren vier Gleitflügen war die Überprüfung der aerodynamischen Eigenschaften des Orbiters abgeschlossen. Man hatte keine Mängel feststellen können.
 
1978 begann man mit Schwingungsprüfungen im Marshall Flight Center in Huntsville, Alabama. Im Frühjahr 1979 wurde die Enterprise im Kennedy Space Center mit Treibstofftank und Boostern verbunden, um die Startmontage zu erproben. Am 1. Mai 1979 wurde der Orbiter aus der Montagehalle gerollt. Zur gleichen Zeit befand sich auf der Anlage des Kennedy Space Center bereits das für tatsächliche Einsätze vorgesehene Shuttle Columbia, welches dann am 12. April 1981 seinen Jungfernflug ins All absolvierte. Danach hatte man für die Enterprise keine Verwendung mehr, lediglich auf Raumfahrtausstellungen wurde sie noch von Zeit zu Zeit präsentiert. Unter anderem landete das aus der Boeing 747 und der Enterprise bestehende Doppelpack Pfingsten 1983 auch auf dem Kölner Flughafen, wo es von tausenden Besuchern bestaunt wurde. 1985 wurde die Raumfähre in Vandenberg für Passtests auf der Rampe SLC6 verwendet. Nach dem Challenger-Unglück wurde allerdings der Plan aufgegeben, Space Shuttles für militärische Einsätze von Vandenberg aus starten zu lassen.

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