Infravörös csillagászat sztratoszférikus obszervatóriuma • SOFIA
SOFIA ( betűszó a sztratoszférikus Megfigyelő infravörös csillagászat (francia Obszervatórium sztratoszféra az infravörös csillagászat ) egy távcső infravörös levegőben által közösen kifejlesztett NASA közreműködésével a német űrügynökség . Az első járat végezték2007. április 26 a távcsövet pedig 2014-ben nyilvánították működőképessé.
A SOFIA optikai része egy 17 tonnás, 2,7 méter átmérőjű tükörrel ellátott távcsőből áll. A hordozósík, miközben csaknem 14 kilométeres magasságban kering, lehetővé teszi az infravörös sugárzás megfigyelését olyan hullámtartományban, amely a közeli infravöröstől az infravörösig terjed (5-320 mikron), amelyet a földi teleszkópok nem tudnak megfigyelni, mert a légkör elfogja őket. 2020 folyamán a távcső hat műszerrel rendelkezik, köztük optikai kamerával, polariméterrel és számos spektrométerrel. A készüléket használunk, hogy meghatározzuk az összetétele a légkör a bolygó és azok felületén, hanem, hogy tanulmányozza üstökösök , a fizika és a kémia a csillagközi médium, mint valamint a kialakulását csillagok .
Az infravörös csillagászat a csillagászati tárgyak által kibocsátott infravörös sugárzásban található részt vizsgálja . Az infravörös hullámhossz- tartomány 0,75-300 mikrométer között van a látható fény ( 0,3-0,75 mikrométer) és a szubmilliméteres hullámok (200 mikrométer között) között. Az infravörös csillagászat lehetővé teszi a látható fényben nem megfigyelhető égitestek , valamint olyan folyamatok tanulmányozását, amelyek jellemzőit részben feltárja az általuk kibocsátott infravörös sugárzás. Az infravörös megfigyelések különösen a látható fényben rejtett tárgyak, amelyeket vastag gázfelhők és csillagközi por ( galaxisunk közepe , csillagok faiskolái, protosztárok ) jelentenek, a legtávolabbi galaxisok pedig a sugárzás vöröseltolódáson megy keresztül az univerzum tágulása miatt, amely mozgatja őket nagyon nagy sebességgel távol a galaxisunktól.
Az égi tárgyak által kibocsátott infravörös fényt részben elnyeli a vízgőz a földi légkörben. A közepes és a távoli infravörös (8 mikronból) gyakorlatilag csak a nagyon nagy magasságból figyelhető meg. Számos módszert alkalmaztak ennek a korlátnak a kiküszöbölésére: infravörös teleszkópok nagy magasságba helyezése ( Mauna Kea Obszervatórium , VISTA stb.), Pályára állítás ( Spitzer , IRAS (Infravörös Astronomical Satellite), Herschel ), vagy felszerelés a légi járművek fedélzetére (léggömbök, repülőgépek) repülnek nagy magasságban.
A SOFIA távcső a NASA által kifejlesztett, 1974 és 1995 között üzemben maradt Kuiper távcső utódja . Ez 91,5 centiméteres nyílással rendelkező távcsövet tartalmazott, amely lehetővé tette a közeli, közepes és távoli infravörös (1–500 mikron) megfigyelését. A C-141 Starlifter sugárhajtású repülőgép fedélzetére telepítették, amelyet repülés közben használnak 14 kilométeres magasságban, vagyis a légkörben található vízgőz 99% -a felett. Ez lehetővé teszi az Uránusz gyűrűinek felfedezését 1977-ben és a víz jelenlétét az óriási Jupiter és a Szaturnusz gázbolygók légkörében .
A NASA 1984-ben javasolta egy 3 méteres nyílású légi teleszkóp kifejlesztését, amelyet egy Boeing 747 szállít. A specifikációkat 1987-ben részletezték, és Nyugat-Németország úgy döntött, hogy akár 20% -ot is megoszt. De Németország újraegyesítése költségvetési megszorításokhoz vezet, miközben a NASA költségvetési megszorításokat szenved. A SOFIA projekt ütemezése öt évvel csúszik. A NASA alvállalkozásba adta a projektet az USRA-nak, és 1996-ban szerződést kötöttek a Németországgal. A távcső fő elemeit Augsburgban ( Németország ) szerelték össze 2002-ben, és néhány hónappal később az Egyesült Államokba szállították. A teleszkóp első földi tesztjeire 2004-ben került sor.
A távcsövet egy módosított United Airlines B-747 fedélzetre kell felszerelni , hogy a távcsövet lehessen szállítani és működtetni. De a mobil ajtó három egymást követő szállítója, amely lehetővé tette a távcső számára a repülés közbeni megfigyelését, csődbe ment, ami 2001-ben elhalasztást eredményezett. A United Airlines légitársaság maga is csődbe ment és kivonult a projektből, amikor azt állítólag be kellett volna vennie. a távcső megvalósításának felelőssége. 2006 februárjában a légi teleszkóp költsége 185-ről 330 millió USD-ra nőtt, a projektet újra megvizsgálják, de végül a NASA zöld utat ad a folytatáshoz.
A légi teleszkóp első repülését 2007. április 26-án tette meg. A nyitott és csukott ajtó repülési viselkedését hosszasan tesztelték, és az első rutinszerű tudományos megfigyelések 2010-ben kezdődtek. A teljes kapacitású üzemeltetést 2014-ben érték el.
A SOFIA távcső 2020-as használata messze nem éri el a tervezők által kitűzött célokat. Egy független testület által végzett ellenőrzés szerint, amikor az illetékesek évente 150 tudományos cikk elkészítését tűzték ki célul, a 2014-2018 közötti időszakban a légi távcső használata átlagosan csak 21 tudományos cikket jelentett évente. A projekt felelősei számos projekt elindításával próbálják optimalizálni az eszköz használatát, de a prioritásként megtartott javaslatoknak csak 40% -át sikerült sikeresen teljesíteni. A SOFIA a második helyet foglalja el a 29 földi obszervatórium (plusz a Hubble) között a tudományos dolgozatok elkészítésében, és az utolsó az idézetek száma. Évi 85 millió dolláros költséggel, a NASA második operatív asztrofizikai műszerének költségeinek sorrendjében, közvetlenül a Hubble űrtávcső mögött. A Trump adminisztráció 2020 februárjában javasolta a projekt leállítását, de a kongresszus nem értett egyet.
A SOFIA távcső optikai része tartalmaz egy 2,7 méter átmérőjű elsődleges tükröt, amelynek 2,5 méterét a sugárzás éri. 0,3 és 1600 mikron közötti sugárzást gyűjt. Tömege 17 tonna. Úgy tervezték, hogy kitöltse a rést a leendő JWST űrteleszkóp, amely akár 28 mikronot is képes megfigyelni, és az Alma távcső, amely 320 mikron mikrohullámú sugárzását figyeli. A DLR német űrügynökség által vezetett konzorcium által épített távcsövet és annak fő tükörét a francia Reosc cég tervezi és gyártja .
2020-ban a SOFIA eszközei a következők:
Hangszer | Tudományos tiszt | Hangszer típusa | Hullámhosszak | Felbontás | Látómező | Detektor |
---|---|---|---|---|---|---|
FPI + | Jürgen Wolf Stuttgarti Egyetem |
Nagy sebességű látható fény kamera | 0,36 - 1,10 μm | 0,9 - 29 mikron | 8.7 "x 8.7" | CCD 1024 x 1024 pixel |
ELŐREJELZÉS | Terry Herter Cornell Egyetem |
Közepes infravörös kamera gríz képalkotó spektrométerrel |
5-40 mikron | 100-300 | 3,2 "x 3,2" | 2 detektor 256 x 256 pixel (Si: As és Si: Sb) |
KIADÁSOK | Matthew Richter UC Davis Egyetem |
Nagy felbontású közepes infravörös skála spektrométer | 4,5 - 28,3 mikron | 10 3 és 10 5 | 1 ”x 180” nyílás | 1024 x 1024 képpont (Si: As) |
HAWC + | Charles Dowell JPL / Caltech |
Kamera bolométer távoli infravörös polariméter |
53, 89, 154 és 214 mikron (20% sáv) | Δλ = 9 - 43 | 1,4 'x 1,7' (53 μm) és 4,8 'x 6,4' (214 μm) között | 3 x (32 x 40) bolométer |
FIFI-LS | Alfred Krabbe UC Davis Egyetem |
2 csatornás távoli infravörös integrált terepi rádióspektrométer | 51 - 120 és 115 - 203 mikron | 600-2000 | 30 ”x 30” (kék) és 60 ”x 60” (piros) | 2 x (16x25) Ge: Ga |
NAGY, JELEN | Rolf Güs UC Davis Egyetem |
Távoli infravörös multi-pixeles heterodin spektrométer | 63 - 612 mikron | 10 6 - 10 8 | Diffrakcióval korlátozott heterodin vevő |
A szállító repülőgép egy Boeing 747 SP , a négysugaras motor rövid változata, amelyet különösen hosszú repülések végrehajtására terveztek, és amelyet a standard változatból nyertek a törzs lerövidítésével és a repülőgép tömegének csökkentése érdekében más elemek jelentős módosításával. 1977-ben szállították a Pan Am cégnek , majd 1986- ban eladták a United Airlines -nak. A NASA, amely 1997 -ben vásárolta meg , felelős a teleszkóp törzsének hátsó részébe történő beépítéséért végzett főbb módosításokért. a szárnyak és a hátsó stabilizátor közé illesztett tolóajtón keresztül. Ez az 5,5 méter magas és 4,1 méter széles repülés közben kinyitható. A teleszkóp a törzs hátsó részére van felszerelve. A repülőgép többi részétől egy lezárt fal választja el, amely nyomás alatt tartja a kabin többi részét. A teleszkóp fókuszpontja a törzs nyomás alatti oldalán lévő műszerekkel van. A kabin közepén található a misszióvezető központ és a tudományos műveletek részlege. Az elülső rész befogadja a látogatókat. Az a tény, hogy a törzs részben vákuumnak van kitéve, nincs hatással a repülési tulajdonságokra és a repülőgép aerodinamikájára.
A SOFIA-nak 20 évig kell működnie. A repülőgép alapja a Dryden Aircraft Operations Facility in Palmdale , California, ideiglenesen a Christchurch , Új-Zéland számára észrevételek a déli féltekén. 2021-ben a repülőgép Francia Polinéziából indul , az új-zélandi légtér Covid-19 járvány miatt történő lezárása miatt . A megfigyelési körülmények télen jobbak (kevesebb a vízgőz). A nyarat (az Egyesült Államokban) vagy a déli féltekén végzett megfigyeléseknek vagy a karbantartási műveleteknek szentelik.
2021 februárjától március végéig, miután a hamburgi Lufthansa Technik felújította a DLR-vel (Deutsches Zentrum für Luft) partnerségben, Európában első kampányt indított a kölni repülőtérről . Körülbelül húsz éjszakai utat terveznek.
A megfigyelő járatokat 12 000 és 13 000 méter (39 000 és 43 000 láb) közötti magasságban tervezik, így elkerülhető a légköri vízgőz 99% -a, ami különösen káros az infravörös képek minőségére. Repülés közben a teleszkópot 23 és 60 ° közötti magassággal kell hegyezni, másrészt az azimutot csak a repülőgép pályája határozza meg, ezért módosítható. A repülésnek 10 óránál rövidebbnek kell lennie (a személyzet terhelésének korlátai).
az 2010. május 26, A SOFIA megfigyeli a Jupiter által leadott hőt , amely még nem valósult meg.
az 2017. július 10, A SOFIA egy aszteroidát igyekszik megfigyelni a Kuiper-övben , a New Horizons projekt megbízásából . De az a kísérlet, hogy megmérjük a csillag okklúzióját az aszteroida által (annak átmérőjének mérésére), kudarcot vall.
2020, Szófia megfigyelések megerősítik a vízmolekulák jelenlétében a Clavius kráter a Holdon .