Quelle: Universität Stuttgart 3. Mai 2023.

3. Mai 2023 – Seit SOFIA im Januar dieses Jahres im Pima Air and Space Museum (PASM) in Tucson, Arizona angekommen ist, hat sich das Team des Deutschen SOFIA Instituts (DSI) der Universität Stuttgart auf diesen Tag vorbereitet: Die für das Herausheben erforderliche Ausrüstung und die dafür benötigten Spezialwerkzeuge wurden zusammengestellt und getestet, Abläufe und Verfahren entwickelt und geprobt.

„Die Spiegelzelle – also der Hauptspiegel mit seiner Haltestruktur – wiegt etwa 2 Tonnen und selbst bei voll geöffneter Teleskoptür ist nicht viel Spielraum vorhanden, um das fast 3,5 m durchmessende Bauteil aus der Cavity zu heben.“, erläutert Oliver Zeile, leitender Teleskopingenieur des DSI. „Entsprechend mussten wir uns gut auf diese Aktion vorbereiten. Außerdem haben wir anschließend einen Masse-Dummy eingebaut, damit das Flugzeug und das restliche Teleskop ausbalanciert bleiben.“ Da der Spiegel nach oben aus dem Flugzeug gehoben wurde, musste die Teleskoptür ein letztes Mal geöffnet werden, um anschließend dauerhaft geschlossen und versiegelt zu werden.

Der ausgebaute Teleskopspiegel wird zunächst am NASA Armstrong Flight Research Center (AFRC) in Palmdale, Kalifornien zwischengelagert, bevor er zum Deutschen Optischen Museum (DOM) nach Jena gebracht wird und dort ein zentrales Exponat der Ausstellung werden soll.
Bereits am 19. April hat das DSI-Team den sogenannten Tertiärspiegel ausgebaut, der voraussichtlich ebenfalls im DOM ausgestellt wird. Den Sekundärspiegel hatten die Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen des DSI bereits im Herbst 2022 am AFRC sichergestellt.

Diverse Elektronikboxen und Kontrolleinheiten des SOFIA Teleskops sowie seine Leitkameras wurden inzwischen ebenso ausgebaut wie die Gyroskope des Observatoriums. „Der Rücktransport des SOFIA-Bundeseigentums nach Deutschland ist in Vorbereitung und wird noch einige Zeit in Anspruch nehmen“, so Michael Hütwohl, Teleskopmanager und Leiter des DSI Teams am AFRC in Palmdale.

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, 50OK1701 und FKZ 50 OK 2002) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird auf Veranlassung des DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages und mit Mitteln des Landes Baden-Württemberg und der Universität Stuttgart durchgeführt. Die SOFIA-Aktivitäten werden auf deutscher Seite von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR koordiniert und vom Deutschen SOFIA Institut (DSI) der Universität Stuttgart durchgeführt, auf amerikanischer Seite von der NASA und der Universities Space Research Association (USRA). Die Entwicklung der deutschen Instrumente wurde finanziert mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des DLR.

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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 26. September 2022.

26. September 2022 – Anfang September konnten neun Lehrkräfte aus Baden-Württemberg, Bayern, Berlin, Brandenburg und Mecklenburg-Vorpommern an Forschungsflügen von SOFIA teilnehmen. Damit hat das SOFIA German Ambassador Programm (SGAP) einen schönen Abschluss gefunden. Die Bewerbungen der ausgewählten Lehrerinnen und Lehrer waren schon vor der Covid19-Pandemie beim DSI eingegangen, doch das Mitflugprogramm konnte erst dieses Jahr wieder aufgenommen werden. Nachdem die Einstellung des SOFIA-Projektes für Ende September erst im April dieses Jahres bekanntgegeben worden ist, hatten die Lehrkräfte eigentlich schon die Hoffnung auf einen Mitflug aufgegeben. Aber Ende Juni haben sie die Nachricht von der Möglichkeit, noch vor Projektende an einem SOFIA-Flug teilnehmen zu können, erhalten und mit Freude und Überraschung aufgenommen. Die Vorbereitung für die Reise und die Flüge an Bord von SOFIA erfolgte in einer Vielzahl von Web-Konferenzen, zu denen sich die Lehrkräfte von Klassenfahrten, Projekttagen oder aus ihrem Sommerurlaub einwählen konnten. Ein Schreckmoment etwa sechs Wochen vor der Abreise war der Sturmschaden, der bei einem Unwetter in Christchurch, Neuseeland, durch die Außentreppe am 18. Juli verursacht wurde. Nachdem am 8. August dann durch einen Functional Check-Flight die Freigabe für weitere Wissenschaftsflüge gegeben werden konnte, war die Erleichterung bei den Lehrkräften groß.

In Palmdale konnten die Lehrkräfte bei Führungen mit den DSI-Ingenieuren Oliver Zeile und Nadine Fischer durch den Hangar 703 des Armstrong Flight Research Center und durch das SOFIA-Flugzeug schon viele Informationen erhalten. Der Höhepunkt war die Teilnahme an den fast 10-stündigen Forschungsflügen. Schon in den Mission-Briefings, bestehend aus den Missions-Direktoren, Piloten, Flugingenieur, Sicherheitstechniker, den Teleskop-Operatoren und den Instrumenten-Wissenschaftler*innen, sowie den mitfliegenden Lehrkräften, wurde deutlich, dass das für sie eine einzigartige Erfahrung wird.

Das SOFIA-Flugzeug gleicht einem fliegenden Labor mit dem Teleskop als Herzstück. Die Sitzplätze an den Computer-Konsolen auf dem Hauptdeck des Flugzeugs sind nach hinten gerichtet, damit die Mitfliegenden das Teleskop während des Fluges ständig im Blick haben. Nur die Besatzung im Cockpit schaut nach vorne. Die Perspektive der Piloten konnten während Start und Landung von den Lehrkräften geteilt werden: die beiden zusätzlichen Sitze im Cockpit waren für die Gäste reserviert. Safia Ouazi konnte den ersten Start in dieser Woche im Cockpit erleben und den Funkverkehr der Piloten verfolgen. Nach dem Start Richtung Westen über die Mojave Wüste sagte sie: „Ich bin eigentlich sprachlos. Es war für mich wie ein Traum in den Sonnenuntergang hinein zu starten.“ Nachdem SOFIA abgehoben hatte, konnte ihr der dritte Mann im Cockpit – Flugingenieur Richard Gould – viele Einzelheiten erklären. Auch die Teleskoptür öffnete der Flugingenieur mit einem Hebel im Cockpit, so dass das Teleskop mit den geplanten Beobachtungen von Mond und Galaxien beginnen konnte.

Die zehn Stunden an Bord waren für die Lehrkräfte sehr kurzweilig. In Gesprächen mit dem SOFIA-Team über Flugplanung und Wissenschaft sowie über die Steuerung und Lagerung des Teleskops konnten sie einen Einblick in die Komplexität des fliegenden Observatoriums erhalten und Anknüpfungspunkte für ihren Unterricht an ihren Heimatschulen in Deutschland finden. Mit ihren Fragen konnten sich die Lehrerinnen und Lehrer während der Flüge auch an die DSI-Ingenieure Oliver Zeile, Rainer Valek, Christian Fischer und Benjamin Greiner wenden. Die Wissenschaftlerin Anicia Arredondo zeigte eine Präsentation und erläuterte, dass mit diesen letzten FORCAST-Flügen (Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope) eine Kartierung des Wassers auf dem Mond erfolgen soll, um zu verstehen wie der Wassergehalt mit der geografischen Breite, der Zusammensetzung und der Temperatur des Mondes variiert.

Anders als in Passagierflugzeugen, konnten sich die Lehrkräfte im Flugzeug frei bewegen, und so mal für eine Weile der Teleskop-Operatorin oder dem Mission-Direktor direkt über die Schulter schauen und sie zu ihren Aufgaben befragen. Auch der Blick aus dem Fenster, beispielsweise bei Gewitter, faszinierte die Lehrkräfte. Nils Wüchner, der während des Flugs viele Fotos gemacht hat, bemerkt zu der besonderen Perspektive: „Ich konnte den Großen Wagen über den Wolken fotografieren.“

Florian Rüth fasste die Erfahrungen an Bord von SOFIA für die Lehrkräfte zusammen: „Physik wird greifbar.“ Er und seine Kolleg*innen sind sich sicher, dass sie viel von dem, was sie mit und in SOFIA hautnah erlebt haben, in ihren Unterricht einbauen können. Rita Isenmann spricht aus, was die mitreisenden Lehrkräfte alle denken: „Es war ein grandioses Erlebnis, die Wissenschaft der Astronomie so hautnah miterleben zu können. Schade, dass SOFIA nicht weiterfliegen darf.“

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, 50OK1701 und FKZ 50 OK 2002) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird auf Veranlassung des DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) 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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Quelle: Universität Stuttgart 11. August 2022.

11. August 2022 – Bereits am Montag, den 8. August 2022 hatte SOFIA erfolgreich seinen Check Flug nach der Downtime durchgeführt, die wegen eines Sturmschadens am Flugzeug notwendig wurde. Am Ende des knapp zweistündigen Fluges hat sich SOFIA mit einem Tiefflug über den Cathedral Square und den Hagley Park sowie den Airport bei seiner großen Fangemeinde in Christchurch bedankt und dabei mit einem „Thank-You and Good-Bye“ Flügelwackeln verabschiedet.

Seit dem 19. Juni 2022 war die fliegende Sternwarte ein letztes Mal in Christchurch zu Gast, um die für Infrarotastronomie einzigartigen Bedingungen des neuseeländischen Winters zu nutzen und Objekte des südlichen Himmels zu beobachten.

Mit der High-resolution Airborne Wideband Camera Plus (HAWC+) hat das Team im Rahmen eines zentralen Langzeit-Programms den Einfluss von kosmischen Magnetfeldern auf die Sternentstehung auf unterschiedlichsten Skalen untersucht: im Detail in unserer eigenen Galaxie und auf großen Skalen in nahegelegenen anderen Galaxien.

Mit dem deutschen Spektrometer GREAT (German REceiver for Astronomy at Terahertz Frequencies) haben die Forschenden untersucht, wie sich Gaswolken in Sternentstehungsgebieten der Milchstraße bewegen und wie die Winde heißer, neu entstandener Sterne die Bildung weiterer Sterne anregt oder verhindert.

„Auch wenn wir die diesjährige Beobachtungsserie wegen des Sturmschadens früher als geplant beenden mussten, haben wir auch bedingt durch die Nähe zur Antarktis, die Neuseeland bietet, wieder einzigartige Infrarotdaten gewinnen können, von denen noch viele Astronominnen und Astronomen weltweit profitieren werden“, so Bernhard Schulz, SOFIA Science Mission Operations Deputy Director der Universität Stuttgart. „Umso bedauerlicher ist es, dass die NASA und das DLR sich entschlossen haben, die Beobachtungsflüge von SOFIA trotz seiner Erfolge nach dem 30. September 2022 einzustellen. Damit wird ein schwer zu stopfendes Loch für die internationale Ferninfrarotastronomie geschaffen.“

Führungen für Interessierte
Das Team des Deutschen SOFIA Instituts der Universität Stuttgart hat die Downtime in Christchurch genutzt, um zusammen mit den NASA Kollegen und Kolleginnen vor Ort noch rund 200 interessierte Besucherinnen und Besucher durch das Flugzeug zu führen und dabei die Besonderheiten des Observatoriums sowie die Herausforderungen der Infrarotastronomie zu erläutern.

Vorbereitungen der finalen FIFI-LS Flugserie
Parallel hat DSI-Instrumentenwissenschaftler Christian Fischer die letzte Flugserie mit dem Stuttgarter Instrument FIFI-LS vorbereitet, die am 22. August 2022 von Palmdale aus starten wird.

Während der acht geplanten Beobachtungsflüge soll unter anderem die Zigarrengalaxie M82 untersucht werden, in der gerade ein „Starburst“, die explosionsartige Entstehung von Sternen, stattfindet. Dieser Starburst treibt einen extragalaktischen Wind an, der große Mengen Materie aus der galaktischen Scheibe herausschleudert. FIFI-LS kann klären, ob eventuell sogar in diesen Winden selbst neue Sterne entstehen. Dafür ist eine großflächig angelegte Kartierung von ionisiertem Kohlenstoff im Infrarotbereich notwendig. Vor allem in der Scheibenebene sowie in den äußeren Bereichen der Galaxie fehlen in einigen Regionen noch Daten, um die bereits vorhandene Karte zu vervollständigen.

Zusätzlich sind weitere Beobachtungen im Galaktischen Zentrum unserer Milchstraße geplant, mit denen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Bahnen des interstellaren Gases auf dem Weg ins zentrale, massive Schwarze Loch unserer Milchstraße genauer analysieren können.

Nicht zuletzt sollen weitere Daten des Sternentstehungsgebiets M42 im Sternbild Orion gewonnen werden, das wegen der Nähe zum Sonnensystem eine detaillierte räumliche Analyse der Gasbewegungen und seiner physikalischen Parameter erlaubt.
„Mit diesen Beobachtungen können wir vor allem für die deutsche astronomischen Community noch ein paar wertvolle wissenschaftliche Daten im Ferninfraroten zur Verfügung stellen – Daten, die nach Beendigung des SOFIA Projektes nicht mehr zugänglich sein werden“, so Christian Fischer.

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