Viena įspūdingiausių pasaulio observatorijų dirba ne ant kalno viršūnės, ne kosmose, o 45 000 pėdų aukščio ant „Boeing 747.“. Nick Howes apžvelgė šį unikalų lėktuvą, kai pirmą kartą nusileido Europoje.
„SOFIA“ (Stratosferos infraraudonųjų spindulių astronomijos observatorija) kilo iš idėjos, pirmą kartą pristatytos devintojo dešimtmečio viduryje. Įsivaizduokite, sakė mokslininkai, naudodami „Boeing 747“ dideliam teleskopui nešti į stratosferą, kur dramatiškai sumažėja atmosferos vandens molekulių infraraudonosios šviesos absorbcija, net palyginti su aukščiausiomis antžeminėmis observatorijomis. Iki 1996 m. Ši idėja žengė žingsnį arčiau realybės, kai NASA (kuri finansuoja 80 procentų 330 milijonų dolerių vertės misijos išlaidų, o suma prilygsta vienai kukliai kosminei misijai) ir Vokietijos aerokosmoso centro buvo oficialiai sutarta dėl SOFIA projekto. (DLR, kurie finansuoja kitus 20 procentų). Tyrimai ir plėtra buvo pradėti nuoširdžiai naudojant labai modifikuotą „Boeing 747SP“, garsaus amerikiečių piloto vardu pavadintą „Clipper Lindburgh“, o „SP“ reiškia „ypatingas našumas“.
Merginos bandomieji skrydžiai buvo vykdomi 2007 m., Kai SOFIA vykdė NASA „Dryden“ skrydžių tyrimų centrą Edwardso karinių pajėgų bazėje Rogerso sausajame ežere Kalifornijoje - gražioje, sausoje vietoje, kuriai reikalingi prietaisai ir orlaivis.
Kai lėktuvas lankėsi Europos kosmoso agentūros astronautų mokymo centre Kelne, Vokietijoje, man buvo suteikta reta proga pasižvalgyti po šį nuostabų orlaivį kaip Europos kosminės erdvės „Tweetup“ dalį („Twitter“ susitikimas). Tai, ką iškart pastebėjote, buvo trumpesnis lėktuvo ilgis nei tas, į kurį paprastai skrendate, o tai leidžia orlaiviui ilgiau išlikti ore, o tai yra svarbiausias aspektas jo svarbiausiam keleiviui - 2,7 metro SOFIA teleskopui. Jo Hablo kosminio teleskopo dydžio veidrodis yra padengtas aliuminiu ir nukreiptas į šviesą iki 0,4 metro vidurinio, visa tai atvira narvo konstrukcija, kuri pažodžiui išlipa iš orlaivio šono.
Kaip matėme, kelių tonų teleskopo pastatymo į orlaivį pagrindas yra tas, kad tokiu būdu įmanoma išvengti didžiulio savo atmosferos absorbcijos poveikio. Stebėti infraraudonųjų spindulių iš esmės neįmanoma ant žemės esančių prietaisų jūros lygyje ar šalia jo ir tik iš dalies galbūt net ant aukštų kalnų viršūnių. Vandens garai mūsų troposferoje (apatiniame atmosferos sluoksnyje) sugeria tiek infraraudonųjų spindulių, kad tradiciškai vienintelis būdas tai įveikti buvo nusiųsti kosminį laivą. SOFIA gali užpildyti nišą atlikdamas beveik tą patį darbą, tačiau rizikuodamas daug mažiau ir ilgesnį gyvenimą. Orlaivyje yra modernios infraraudonųjų spindulių stebėjimo kameros, leidžiančios patikrinti savo išvestį, ir vandens garų stebėjimas, siekiant įvertinti, kokia nedidelė absorbcija.
2,7 metro veidrodyje (nors iš tikrųjų praktikoje naudojamas tik 2,5 metro) naudojamas stiklo keramikos kompozitas, kuris yra labai atsparus šilumai, o tai yra gyvybiškai svarbu atsižvelgiant į atšiaurias sąlygas, per kurias orlaivis išmeta izoliuotą teleskopą. Jei įsivaizduojate, kad astronomai mėgėjai turi keletą naktų, kai teleskopas išlieka stabilus pūtimo sąlygomis, praleiskite mintį SOFIA, kurio didžiulis f / 19,9 Cassegrain atspindintis teleskopas turi susidurti su atviromis durimis į
800 vnt. Per valandą (500 mylių per valandą) vėjai. Paprastai kai kurios operacijos bus vykdomos esant 39 000 pėdų (maždaug 11 880 metrų), o ne galimos 45 000 pėdų (13 700 m) lubos, nes nors didesnis aukštis suteikia šiek tiek geresnes sąlygas trūksta absorbcijos (vis dar viršija 99 procentus vandens garų, kurie sukelia daugiausiai problemų), reikalingas papildomas kuras reiškia, kad stebėjimo laikas žymiai sutrumpėja, todėl 39 000
Kai kuriais atvejais, norint surinkti daugiau duomenų, pėdų aukštis yra geresnis. Orlaivis naudoja protingai suprojektuotą oro įsiurbimo sistemą oro srautui ir turbulencijai per kanalą nukreipti ir nukreipti toliau nuo atviro teleskopo lango. Kalbėdami su pilotais ir mokslininkais, jie visi sutarė, kad jokio poveikio taip pat nesukelia orlaivio varikliai. .
Lieka šauniai
Kamerų ir elektronikos visose infraraudonųjų spindulių observatorijose turi būti palaikoma labai žemoje temperatūroje, kad būtų išvengta šiluminio triukšmo, sklindančio į vaizdą, tačiau SOFIA turi rankovę. Skirtingai nuo kosminės misijos (išskyrus aptarnavimo misijas prie Hablo kosminio teleskopo, kurių kiekviena kainuoja 1,5 milijardo JAV dolerių, įskaitant kosminio šaudiklio paleidimo kainą), SOFIA pranašumas yra tai, kad ji gali pakeisti ar taisyti instrumentus ar papildyti savo aušinimo skystį. Numatoma mažiausiai 20 metų gyvenimo trukmė, daug ilgesnė už bet kokią kosminę infraraudonųjų spindulių misiją, kuri po kelerių metų baigsis aušinimo skysčiu.
Tuo tarpu teleskopas ir jo lopšys yra inžinerijos bruožas. Teleskopas yra beveik fiksuotas azimute ir turi tik trijų laipsnių laisvumą, kad kompensuotų orlaivį, tačiau jam nereikia judėti ta kryptimi, nes orlaivis, kurį pilotuoja vieni geriausių NASA, atlieka tą pareigą. Mokslo operacijų metu jis gali veikti 20–60 laipsnių aukštyje. Visa tai sukurta atsižvelgiant į tolerancijas, dėl kurių žandikaulis krinta. Pvz., Guolių rutulys nušlifuotas mažesniu nei dešimt mikronų tikslumu, o lazerio giroskopai sukuria 0,0008 lanko sekundžių kampinius žingsnius. Nuo pagrindinio orlaivio izoliuotų aukšto slėgio guminių bamperių, kurių aukštis kompensuojamas, teleskopas yra beveik visiškai laisvas nuo pagrindinės 747 dalies, kurioje yra kompiuteriai ir lentynos, kurie ne tik valdo teleskopą, bet ir teikia bazinę stotį. bet kokie stebėtojų mokslininkai, skraidantys su lėktuvu.
PI danguje
Pagrindinė tyrėjų stotis yra aplink orlaivio vidurį, kelis metrus nuo teleskopo, tačiau yra uždaryta plokštumoje (veikiama 45 000 pėdų oro, ekipažas ir mokslininkai būtų akimirksniu užmušti). Čia dešimt ar daugiau valandų vienu metu mokslininkai gali rinkti duomenis, kai tik durys atsidaro ir teleskopas nukreipia į pasirinktą taikinį, o pilotai eina tiksliu skrydžio trajektorija, kad išlaikytų prietaiso nukreipimo tikslumą ir taip pat galėtų geriausiai išvengti turbulencijos galimybė. Nors antžeminiai teleskopai gali greitai reaguoti į tokius įvykius kaip nauja supernova, SOFIA labiau kontroliuoja savo mokslines operacijas ir, teikdama pasiūlymų ciklus nuo šešių mėnesių iki metų, reikia gana tiksliai suplanuoti, kaip geriausiai stebėti objektą.
Ateities prognozavimas
Mokslinės operacijos pradėtos 2010 m. Naudojant FORCAST (silpno objekto infraraudonųjų spindulių fotoaparatą Sofijos teleskopui) ir tęsiamos iki 2011 m. Naudojant instrumentą GREAT (vokiečių astronomijos imtuvas Teraherzo dažniuose). FORCAST yra vidutinio / tolimojo infraraudonųjų spindulių prietaisas, dirbantis su dviem fotoaparatais nuo penkių iki keturiasdešimt mikronų (kartu jie gali dirbti nuo 10–25 mikronų) su 3,2 arko minutės matymo lauku. Pirmasis šviesa išvydo Jupiterį ir galaktiką „Messier 82“, tačiau ji bus skirta vaizduoti galaktikos centrą, formuoti žvaigždes spiralinėse ir aktyviose galaktikose, taip pat žiūrėti į molekulinius debesis - vieną iš pagrindinių mokslo tikslų, leidžiančių mokslininkams tiksliai nustatyti dulkių temperatūrą ir daugiau informacijos apie žvaigždžių formavimo sričių, mažesnių nei per tris arkes sekundes, morfologiją (priklausomai nuo bangos ilgio, kuriuo prietaisas veikia). Be to, FORCAST taip pat gali atlikti grizmo (t.y. grotelinės prizmės) spektroskopiją, gauti išsamesnės informacijos apie nagrinėjamų objektų sudėtį. Nėra adaptyviosios optikos sistemos, tačiau jos nereikia tam, kokio tipo operacijas ji atlieka.
„FORCAST“ ir „GREAT“ yra tik du iš „pagrindinių“ mokslo operacijų instrumentų, kurie taip pat apima „Echelle“ spektrografus, tolimojo infraraudonojo spektro matuoklius ir didelės skiriamosios gebos plačiajuosčio ryšio kameras, tačiau jau dabar mokslo komanda dirba prie naujų instrumentų kitam operacijos etapui. Prietaisų perjungimas, nors ir sudėtingas, yra gana greitas (panašus į laiką, reikalingą prietaisams perjungti didesniuose antžeminiuose observatorijose) ir gali būti pasiektas pasirengus stebėjimams, kuriuos lėktuvas siekia atlikti iki 160 kartų per metus. Ir nors nebuvo tvirtų planų statyti seserinį laivą SOFIA, mokslininkai diskutavo dėl didesnio teleskopo pastatymo ant „Airbus A380“.
„Sky Sky Outreach“
Vykdant suplanuotą mokslo ambasadorių programą, kurioje dalyvaus orlaiviais skraidantys mokytojai, kad jie atliktų tyrimus, SOFIA žinomumas augs. Palyginamai su kosmoso misijomis, neišmatuojama yra mokslo plėtra ir galimybės iš instrumentų, kurie nuolat tobulėja, yra patobulinami ir patobulinami kiekvieną kartą, kai tik nusileidžia. Žurnalistams dar visai neseniai buvo suteikta galimybė aplankyti šį puikų orlaivį, ir tai buvo garbė ir garbė būti vienam iš pirmųjų žmonių, išvydusiam jį iš arti. Šiuo tikslu noriu padėkoti ESA ir NASA už kvietimą ir galimybę pamatyti ką nors tokio nepakartojamo.
