Quelle: Universität Stuttgart 13. Januar 2023.

13. Januar 2023 – Das Deutsche SOFIA Institut der Universität Stuttgart, welches seit 2004 auf deutscher Seite die Vorbereitung und Durchführung des wissenschaftlichen Betriebs von SOFIA durchgeführt hat, wird die Kollegen und Kolleginnen der NASA und vom Pima Museum dabei unterstützen, SOFIA in die Dauerausstellung vor Ort zu integrieren.

Bereits am 13. Dezember 2022 war die fliegende Sternwarte zum letzten Mal abgehoben, um vom NASA Armstrong Flight Research Center (AFRC) in Palmdale zur Davis-Monthan Air Force Base in Tucson zu fliegen. Den letzten Kilometer von der Air Force Base zum Pima Museum legte SOFIA nach der Weihnachtspause über zum Teil unbefestigte Wege geschleppt zurück. Für den Transport, der etwa drei Stunden dauerte, wurde die zu überquerende Straße kurzzeitig für den Autoverkehr gesperrt.

Nachdem die amerikanische Weltraumbehörde NASA und die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR am 28. April 2022 gegen den Rat deutscher und US-amerikanischer Wissenschaftler verkündet hatten, den Betrieb von SOFIA einzustellen, hat das Observatorium in der Nacht vom 28. auf den 29. September 2022 ihren letzten wissenschaftlichen Flug absolviert. Im Oktober nahm SOFIA dann zum ersten – und damit leider auch zum letzten – Mal an der Aerospace Valley Air Show auf der Edwards Air Force Base teil.

Anschließend hat das DSI vor Ort in Palmdale bis Anfang Dezember diverse deutsche Hardware-Komponenten wie etwa den Sekundärspiegel des Teleskops und den Focal Plane Imager plus (FPI+) – die Leitkamera des Observatoriums – ausgebaut und für den Versand nach Deutschland vorbereitet. In Tucson werden die Kollegen und Kolleginnen des DSI nun noch den 2,7 Meter durchmessenden Hauptspiegel aus dem Teleskop ausbauen, der an das Deutschen Optischen Museum (DOM) in Jena überführt werden soll und dort das Herzstück der neuen SOFIA Ausstellung im DOM sein wird.

Auch das abbildende Ferninfrarot Spektrometer FIFI-LS (Field-Imaging Far-Infrared Line Spectrometer) der Universität Stuttgart wird seit Oktober 2022 für den Rücktransport nach Stuttgart vorbereitet. In welcher Form es eine Weiterverwendung für dieses spezielle Instrument geben wird, ist noch nicht entschieden. Seine Sensoren, die speziell zum Detektieren von ferninfraroten Wellenlängen in Handarbeit hergestellt wurden, sollen auf jeden Fall für mögliche zukünftige Ferninfrarotmissionen erhalten bleiben. Ende August hatte FIFI-LS in seiner letzten Kampagne an Bord von SOFIA unter anderem das Galaktischen Zentrum unserer Milchstraße kartiert. Mit diesen Beobachtungen können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Bahnen des interstellaren Gases auf dem Weg ins zentrale, massive Schwarze Loch unserer Milchstraße genauer analysieren.

Alle von SOFIA gesammelten Beobachtungsdaten kommen in das Infrared Science Archive (IRSA) am Infrared Processing and Analysis Center (IPAC) in Pasadena, Kalifornien, so dass Forschende auch in Zukunft noch zahlreiche wissenschaftliche Erkenntnisse daraus ableiten können. In den nächsten Monaten plant das DSI ein gespiegeltes Archiv dazu auf einem deutschen Server aufzubauen, welches weitere Verbesserungen der Datenprozessierung in den nächsten Jahren ermöglicht, so dass Astronomen und Astronominnen aus Deutschland und der ganzen Welt das Erbe, dass SOFIA hinterlässt, noch besser für ihre wissenschaftlichen Arbeiten nutzen können. “Da in nächste Zukunft weltweit kein anderes Ferninfrarot-Observatorium geplant ist, ist der Wert jedes bereits gemessenen Infrarot-Photons für Astronomen deutlich gestiegen. Damit ist es noch wichtiger die gesammelten SOFIA Daten so gut wie möglich aufzubereiten und der Wissenschaft einfach durchsuchbar zur Verfügung zu stellen.“, so Bernhard Schulz, SOFIA Science Mission Operations Deputy Director am DSI. „Ich denke, es wird noch viele SOFIA Veröffentlichungen geben die zeigen, dass die Beendigung des Projektes verfrüht und unberechtigt war.“

Auch wenn beim DSI Team immer noch Unverständnis und Trauer über das verfrühte Ende der Mission vorherrscht – der Betrieb von SOFIA war ursprünglich auf 20 Jahre ausgelegt, dann aber ohne die übliche wissenschaftliche Begutachtung nach 8,5 Jahren eingestellt worden – schaut das DSI auf eine erfolgreiche Betriebszeit von SOFIA zurück. So hat zum Beispiel das vom DSI gewartete und kontinuierlich weiterentwickelte Teleskop, der deutsche Hauptbeitrag zum SOFIA-Observatorium, während SOFIAs Betriebszeit nahezu perfekt funktioniert. „In den Jahren 2017 bis 2020 sind nur vier Wissenschaftsflüge aufgrund von technischen Teleskopproblemen ausgefallen. Das entspricht weniger als 1 % der durchgeführten Flüge. Die Ausfallursachen konnten allesamt innerhalb eines Tages behoben werden. Dies unterstreicht die außerordentliche Zuverlässigkeit des Teleskops und die Problemlösungs-Fähigkeit des DSI-Teams.“, so Michael Hütwohl, SOFIA Teleskopmanager des DSI.

Viele wissenschaftliche Missionen, wie etwa die Beobachtung der Plutobedeckung im Juni 2015 oder die Suche nach Wasserspuren auf der Mondoberfläche, waren nur durch die tatkräftige Unterstützung des DSI Teams möglich. Ganz zu schweigen von den Forschungseinsätzen auf der Südhemisphäre – vor allem in Christchurch, Neuseeland (2013, 2015 bis 2019 und 2022), aber auch in Französisch-Polynesien (Sommer 2021) und Chile (März 2022). Selbst während der Einschränkungen durch die Corona-Pandemie hat das DSI-Team unter extremen Bedingungen hundertprozentigen Einsatz gezeigt und zum Beispiel im Februar und März 2021 die sechswöchige Beobachtungskampagne von Köln aus mit vorbereitet und vor Ort unterstützt.

Während der beiden Besuche von SOFIA am Stuttgarter Flughafen im September 2011 und 2019 haben die Kolleginnen und Kollegen des DSI der Öffentlichkeit dieses besondere Flugzeug und seine Mission vorgestellt und bei den Führungen durch das Observatorium mit zahlreichen authentischen Erfahrungsberichten nahegebracht. „Trotz der besonderen technischen Herausforderungen einer flugzeuggestützten Sternwarte war SOFIA ein außerordentlich erfolgreiches Projekt mit exzellentem wissenschaftlichem Ertrag – und dies insbesondere für die deutsche Astronomische Community und die Universität Stuttgart“, so Alfred Krabbe, Leiter des DSI.

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Quelle: Universität Stuttgart.

13. April 2022 – Obwohl der nominelle deutsche Projektanteil an der fliegenden Sternware der NASA und des DLR bei „nur“ 20% liegt, stellt die deutsche Seite mit GREAT (German REceiver for Astronomy at Terahertz Frequencies), FIFI-LS (Field-Imaging Far-Infrared Line-Spectrometer) und FPI+ (Focal Plane Imager Plus) fast 50% der zurzeit in Betrieb befindlichen Instrumente. Das spiegelt sich auch dadurch wieder, dass zwischen 2009 und 2019 die referierten SOFIA Veröffentlichungen zu 45% auf Beobachtungen mit diesen Instrumenten beruhen. Darunter befinden sich diverse Publikationen in dem renommierten Wissenschaftsmagazin „Nature“ wie zum Beispiel der erstmalige Nachweis von Heliumhydrid (HeH+) – der ersten Molekülart im Universum – mit dem deutschen GREAT Instrument. Mit dem gleichen Instrument können Forschende neben den Beobachtungen astronomischer Objekte parallel die Konzentration des atomaren Sauerstoffs in der Mesosphäre und unteren Thermosphäre der Erde bestimmen, die in diesen Schichten wichtig für Atmosphärenmodelle und Vorhersagen zum Klimawandel ist.

Auch die aktuelle Beobachtungseffizienz auf deutscher Seite kann sich sehen lassen: Mit nur 8,4 Stunden benötigter Beobachtungszeit pro Veröffentlichung liegt der Wert zwar noch etwas über dem des Herschel-Weltraumteleskops (7,4 Stunden), allerdings liegen noch viele Beobachtungsdaten von SOFIA im Archiv und werden derzeit sehr aktiv von Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen ausgewertet, so dass die Effizienz von SOFIA auf dem besten Wege ist, die von Herschel noch zu übertreffen.

Auf US-amerikanischer Seite hat das SOFIA Wissenschaftsteam nun einen ausführlichen Statusbericht zu SOFIA veröffentlicht, der ursprünglich als Senior Review Ausarbeitung der NASA geschrieben wurde und die Erfolge sowie die Entwicklung des fliegenden Observatoriums in den letzten drei Jahren insgesamt zusammenfasst. Der Bericht „Future & Prospects“ zeigt, dass die Empfehlungen aus dem „Flagship Mission Review“ von 2019 vom SOFIA Projekt seither erfolgreich umgesetzt werden konnten und stellt bahnbrechende wissenschaftliche Erkenntnisse aus den letzten drei Jahren vor. So konnte SOFIA im fernen Infraroten Magnetfelder in unterschiedlichen Bereichen des Universums kartieren. Diese Ergebnisse erlauben es den Astronomen und Astronominnen die Theorien zur Entstehung von Sternen und Planeten bis hin zur Entwicklung von Galaxien und Galaxienhaufen zu überprüfen und zu verbessern. Eine weitere bedeutende Entdeckung von SOFIA ist der Nachweis von Wasser in Bereichen der Mondoberfläche, die der Sonnenstrahlung direkt ausgesetzt sind.

Spektroskopische SOFIA Beobachtungen erlauben die Messung von chemischen Fingerabdrücken kritischer Elemente und Moleküle sowie von komplexen physikalischen Zusammenhängen in einer Vielzahl von kosmischen Umgebungen. Außerdem konnten Forschende die Turbulenzen im interstellaren Medium und die Rückkopplungsmechanismen von neu entstanden Sternen durch Messungen des molekularen Wasserstoffanteils bestimmen.

SOFIA ist mindestens für die nächste Dekade das einzige Observatorium, das im fernen Infrarot beobachten kann und vervollständigt damit in kritischer Weise die Beobachtungen von anderen wichtigen Observatorien wie z.B. ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) oder dem Weltraumteleskop JWST (James Webb Space Telescope), welche jeweils im Radiowellenlängenbereich bzw. mittleren Infraroten beobachten können.

Der amerikanische SOFIA Statusbericht „Future & Prospects“ beschreibt neben den wissenschaftlichen Ergebnissen auch die gesamte Effizienzsteigerungen von SOFIA über die letzten Jahre. Inzwischen können wöchentlich vier Wissenschaftsflüge durchgeführt werden, wobei diese Zahl durch eine fünfte wöchentliche Ersatzflugmöglichkeit zusätzlich garantiert wird. Weiterhin konnten die Wartungsperioden dieses technisch besonders herausfordernden Observatoriums deutlich verkürzt werden, was mehr Flüge pro Jahr ermöglicht. Durch diverse Verbesserungen an den wissenschaftlichen Instrumenten und am Teleskop konnte die Genauigkeit des Observatoriums ebenfalls gesteigert werden. Über 2000 Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen weltweit nutzen SOFIA inzwischen. Als bemannte Mission fördert SOFIA die Zusammenarbeit unterschiedlicher Disziplinen und Nationalitäten. Die Anzahl der Publikationen pro Jahr hat sich während der letzten drei Jahre verdoppelt und die Zitierungen von SOFIA-Publikationen nehmen zurzeit exponentiell zu.

Der aktuelle SOFIA Statusbericht „Future & Prospects“ gibt mit zahlreichen Abbildungen, Grafiken und Bildern einen umfassenden Überblick über die Erfolgsgeschichte von SOFIA auf beiden Seiten des Atlantiks. Ergänzend gibt es einen Bericht, der einen „typischen“ SOFIA-Tag beschreibt sowie einen detaillierten Einblick in die Arbeit mit diesem komplexen Observatorium und das dafür notwendige Teamwork des deutsch-amerikanischen Gemeinschaftsprojektes gibt.

Stausbericht
SOFIA-Statusbericht: Future & Prospects, SOFIA Science Mission Center, March 2022

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