„SOFIA“ ist einzigartig. Die Buchstaben stehen für Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie. Die speziell umgerüstete Boeing 747SP „Jumbo Jet“ ist die größte fliegende Sternwarte der Welt und wird vom DLR und der NASA seit 2010 betrieben.
„SOFIA“ ist zurück: Die deutsch-amerikanische fliegende Sternwarte in Hamburg
Am 20. November 2017 landete die fliegende Sternwarte in Hamburg-Fuhlsbüttel und rollte zur Werft von Lufthansa Technik.
Hier wird das Flugzeug in den nächsten Monaten seinen routinemäßigen C-Check durchlaufen. Das ist das aufwendigste Wartungsereignis für ein Flugzeug, abgesehen von der Grundüberholung oder dem D-Check. Lufthansa Technik setzt das Flugzeug entsprechend den NASA-Vorschriften instand, kontrolliert die Flugzeugstruktur und nimmt die notwendigen Reparaturen vor. Im Januar 2018 wird SOFIA zurück zu seiner Basis im kalifornischen Palmdale fliegen.
Die fliegende Sternenwarte SOFIA im Flug mit offenem Teleskop-Raum. (#1)
Die Boeing 747SP ist eine einzigartige Beobachtungsplattform
Ein blauer Sommerhimmel und eine sternenklare Nacht haben eines gemeinsam – sie sind voller Dreck. Dreck, an dem die Astronomie quasi vorbeischauen muß, um ferne Planeten, fremde Sterne und Galaxien zu erkunden. Zu diesem Dreck gehört nicht nur die Luftverschmutzung durch Städte, Industrie und den Verkehr. An der Eintrübung des Himmels ist auch der Wasserdampf Schuld, der speziell in der Wetterzone der Atmosphäre, in Höhen bis zu 15 000 Meter, natürlicherweise vorkommt.
Wollen Astronomen das sichtbare Licht nutzen, bevorzugen sie deswegen Teleskope abseits der Ballungszonen und in Höhenlagen. Beobachtungen im infraroten Spektrum, also das Erfassen von Wärmebildern aus dem All, sind so jedoch kaum möglich. Denn der Wasserdampf verschluckt einen großen Teil der Infrarotstrahlung. Um sie zu nutzen, brauchen Astronomen entweder ein Weltraumteleskop – oder ein hochfliegendes Flugzeug.
Video: Trailer: SOFIA – the largest airborne observatory in the world
SOFIA – Boeing 747 mit deutschem Teleskop
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die US-amerikanische Raumfahrtbehörde NASA betreiben SOFIA seit 2010. Die wissenschaftliche Arbeit in Deutschland wird vom Deutschen SOFIA-Institut in Stuttgart koordiniert. SOFIA ersetzte ein kleineres fliegendes Observatorium, das in einem Militärtransporter vom Typ C-141A „Starlifter“ untergebracht war.
SOFIA untersucht Sterne und ihre Entstehung, andere Galaxien sowie Planeten anderer Sterne. Kernstück ist ein in Deutschland von Kayser-Threde und MT Mechatronics (früher MAN Technologie) gebautes Infrarot-Teleskop mit einem 2, 7 Meter durchmessenden Hauptspiegel. Was das Teleskop sieht, wird über Datenleitung in spezielle Instrumente zum Empfang der verschiedenen IR-Frequenzen in der Druckkabine übertragen und dort auch von Astronomen ausgewertet.
Das Flugzeug selbst ist eine Boeing 747SP, eine verkürzte Version des bekannteren Boeing 747 „Jumbo-Jets“. SP steht für „Special Performance“ und bezeichnet die extrem hohe Reichweite dieser Jumbo-Variante. Die 747SP kann weiter und höher fliegen als andere große Jets. Die 45 gebauten Maschinen wurden überwiegend auf transozeanischen Strecken im Pazifik eingesetzt. Die NASA erwarb eine SP und bereitete sie für die Aufnahme des Teleskops vor.
Aufnahme der Hecksektion von der Sternenwarte SOFIA mit geöffnetem Teleskop-Raum und dem Refraktor. (#2)
SOFIA flog erstmals im April 2007 und steigt seit Ende 2010 vom kalifornischen Palmdale aus zu Beobachtungsflügen in großer Höhe auf. Meist kreuzt das Flugzeug in großer Höhe über dem Südpazifik. Das 2, 7-Meter-Teleskop ist nicht nur das größte, sondern zur Zeit auch das einzige Infrarot-Teleskop der Welt. Auch die fliegende Sternwarte selbst ist die einzige ihre Art.
Was SOFIA für die Astronomie leistet
Im Sommer 2017 war SOFIA zum vierten Mal zu Gast in neuseeländischen Christchurch. Vom Flughafen der Hauptstadt des Inselstaates führte das Observatorium zwischen Ende Juni und August insgesamt 25 Beobachtungsflüge durch. Auf der Südhalbkugel ist zu dieser Zeit Winter. Das heißt auch, dass die Wasserdampf-Konzentration in der Luft sehr viel niedriger ist als zur gleichen Zeit auf der Nordhalbkugel. „Das sind ideale Voraussetzungen für ungetrübte Beobachtungen. Denn schon kleinste Mengen an Wasserdampf in der Luft können die Infrarotstrahlung aus dem All „verschlucken“, sodass diese nicht mehr von den Spektrometern gemessen werden kann“, sagte DLR-Projektleiter Heinz Hammes.
Auf seinen Flügen von Christchurch aus beobachteten die Astronomen Sternenentstehungsgebiete wie die Kleine und die Große Magellansche Wolke. Das sind zwei Zwerggalaxien, die unsere Galaxis umkreisen.
Blick in den Teleskop-Raum an Bord der Boeing 747SP SOFIA. Das Teleskop wurde in Deutschland gebaut. (#3)
Ein Novum waren die Beobachtungen im Infrarotbereich, die Details zeigten, die im sichtbaren Teil des Lichtspektrums verborgen bleiben. „Diese Regionen kennen wir zwar schon von optischen Beobachtungen. Im Infrarotbereich sind sie bisher allerdings kaum erforscht. Hier knüpfen wir nahtlos an die letzte Beobachtungskampagne vom Juni 2016 an, um noch mehr über diese Gebiete zu erfahren“, so Hammes weiter. Zudem beobachteten die Astronomen auch das Zentrum der Milchstraße, das sich von der Südhalbkugel aus besser beobachten lässt als von der nördlichen Hemisphäre.
Bei früheren Kampagnen gelangen durch SOFIA einzigartige Entdeckungen. Im Juni 2014 beobachtete ein DLR-Team um die Astronomin Dr. Claudia Dreyer erstmals das Vorbeiziehen eines fernen Planeten vor seinem Stern. Die fremde Welt ist 6,5 mal so schwer wie die Erde und kreist in 40 Lichtjahren Entfernung um seinen Stern. Die genauere Auswertung soll nun zeigen, ob es sich um einen Gesteinsplaneten oder aber um einen Gasplaneten wie etwa Jupiter oder Neptun handelt.
The flying observatory SOFIA / Die fliegende Sternwarte SOFIA
Die Boeing 747SP SOFIA war erstmals 2014 bei Lufthansa Technik
Der C-Check ist nicht der erste Aufenthalt von SOFIA in Hamburg bei Lufthansa Technik. 2014 stand eine Grundüberholung der Sternwarte an. Der Jumbo musste zum vorgeschriebenen „D-Check“, und auch die komplexe Optik an Bord musste gewartet werden.
Ab Juli 2014 stand „SOFIA“ daher bei Lufthansa Technik in Hamburg, Anfang November waren die Arbeiten beendet. Nun ist die 747 in vielen Bereichen wie neu. „Wir haben eine neue Kabine installiert“, sagte Walter Heerdt, der bei Lufthansa Technik für die VIP-Fliegerei und maßangefertigte Firmenflugzeuge zuständig ist, „die Flugzeugstruktur wurde überholt und ein neues Fahrwerk eingebaut.“ Außerdem ersetzte Lufthansa Technik zwei Triebwerke und überholte auch die Triebwerksgondeln samt Aufhängungen.
Die Sternenwarte SOFIA, aufgenommen mit dem fliegenden Infrarot-Observatorium KANO (vorne) der NASA, das in eine C-141 eingebaut wurde. (#4)
Auch das Teleskop und die mit ihm verbundenen Instrumente, etwa ein abbildender Infrarot-Spektrometer, wurden gewartet und modernisiert. „Nach mehreren Jahren Betrieb war das notwendig“, sagte Dr. Alfred Krabbe, der Leiter des an der Universität Stuttgart angesiedelten Deutschen SOFIA-Instituts. Krabbe gilt auch als Vater der deutschen Infrarot-Astronomie. „Auch das Drucksiegel zwischen dem Teleskop-Raum und der Kabine wurde ausgetauscht“, so Krabbe.
SOFIA startete Ende November 2014 zum Flug zurück über den großen Teich nach Palmdale in Kalifornien. Die Sternwarte stieg dann ab Mai 2015 wieder zu Beobachtungsflügen auf. Forscher in den USA und in Europa hoffen, dass sie SOFIA noch einige Jahrzehnte nutzen können. Nach dem aktuellen Aufenthalt in Hamburg sind es bis zum nächsten D-Check und zum nächsten Besuch bei Lufthansa Technik noch zwei Jahre .
Bildnachweis: © Titelbild: Deutsches SOFIA-Institut, #1 DLR , #2 DLR , #3 DLR , #4 NASA
