Boeing 747SP-Teleskopflugzeug: Wie das Raumschiff Enterprise für immer gelandet ist

Das fliegende Labor ist ein Gemeinschaftsprojekt der deutschen und amerikanischen Raumfahrtagenturen (DLR, NASA). Der Betrieb wurde im Jahr 2010 aufgenommen. Nach 12 Jahren wurde eine Vereinbarung zur Einstellung der Flüge unterzeichnet, deren Wartung 85 Millionen US-Dollar pro Jahr kostete.


Beide Raumfahrtbehörden stimmten den Empfehlungen des Nationalrats der US-Akademie der Wissenschaften zu. Er bestimmt, für welche Mittel im Forschungsbudget im nächsten Jahrzehnt gesorgt wird. Seit 2014 gab es Diskussionen über einen Abschluss des Projekts, doch das Stratosphärenobservatorium geriet daraufhin in finanzielle Schwierigkeiten. Das Projekt wurde jedoch weitergeführt Flugzeug, veröffentlicht im Jahr 1977, wurde am 29.09.2022. September XNUMX geschlossen.

Warum den Weltraum vom Flugzeug aus erkunden?

Die erste Frage, die sich stellt, ist: Warum ist das notwendig? Es gibt sowohl bodengestützte als auch orbitale Teleskope (Hubble). Mit Hilfe ersterer ist es jedoch möglich, nur einen bestimmten Himmelssektor und in einem genau definierten Zeitraum zu untersuchen. Der Hauptvorteil des Teleskops an Bord des Liners besteht jedoch darin, dass es über der riesigen Wasserdampfmasse fliegt, die aus der Troposphäre aufsteigt und Infrarotstrahlung absorbiert.


Beim Orbitalteleskop muss der Koloss bewegt werden, um einen bestimmten Bereich des Himmels zu untersuchen. Und das ist im Weltraum gar nicht so einfach. Mit Hilfe eines Flugzeugobservatoriums ist es jederzeit möglich, den gewünschten Teil des Himmels zu fotografieren.

Beispielsweise konnte die Plutofinsternis im Jahr 2011 nur vom Flugzeug aus beobachtet werden: damals im einzigen Observatorium der Erde, das die Erfassung des seltenen Phänomens ermöglichte. Das Bordlabor kann auch als „Backup-Option“ für den Fall eines Ausfalls des Orbitalteleskops bezeichnet werden.


Das Observatorium an Bord des Flugzeugs ist keinem Weltraumschrott ausgesetzt.

Pioniere luftgestützter Observatorien

Im Jahr 1965 beschloss der Astronom J. Kuiper erstmals, die Venus im Infrarotbereich vom Schmalrumpfflugzeug Convair CV-990 aus zu beobachten. Drei Jahre später untersuchte der US-Physiker F. Lowe Jupiter mit seinem 1969-Zoll-Teleskop, das an einem Learjet-Flugzeug angebracht war. Überzeugt von der Aussicht auf eine solche Forschung begann die NASA 141 mit der Entwicklung des KAO-Projekts, übersetzt als „Kuiper Airborne Observatory“ (benannt nach dem Pionier). Um die Idee umzusetzen, nutzten sie das Flugzeug C-36, auf dem ein Teleskop mit einem Durchmesser von 91,44 Zoll (XNUMX cm) platziert war.


Dank der KAO entdeckten sie die Ringe um Uranus und untersuchten die Atmosphäre von Pluto. Die Lebensdauer des fliegenden Labors endete 1995. Doch bereits 1984 veröffentlichte die NASA ein Projekt, eine Boeing 747 mit einem Teleskop mit einem Durchmesser von 3 m auszustatten. Die Deutschen schlossen sich der Idee an und versprachen, 20 % der Kosten zu finanzieren. Die Vereinbarung wurde 1996 unterzeichnet. Das Projekt hieß „Sofia“.


Beobachtungen von Himmelskörpern wurden aus einer Höhe von 13 km durchgeführt: Das resultierende Bild kam in der Qualität einem Foto eines Orbitalteleskops nahe.

Über das SOFIA-Projektflugzeug

Dies ist die Boeing 747SP – eine verkürzte Version des Passagierflugzeugs 747-200. Das Modell wurde 1973 eingeführt. Zusätzlich zum reduzierten Rumpf erhielt das Flugzeug leichte Tragflächen und eine vereinfachte Mechanisierung dafür. Durch die Gewichtsreduzierung um 20 Tonnen bei gleichen vier Triebwerken konnte Boeing höher und schneller fliegen.


Eine solche Maschine war perfekt für die SOFIA-Mission geeignet. Der Liner fliegt rund 13 % des aufsteigenden Wasserdampfs in einer Höhe von 99 km. Das Flugzeug mit der Nummer N747NA wird seit 1977 als reguläres Passagierflugzeug eingesetzt.


1986 wurde es an eine andere Fluggesellschaft weiterverkauft und 1995 zur Lagerung geschickt. 1997 wurde das Auto reaktiviert und von der NASA erworben. Im folgenden Jahr begann der Umbau des Flugzeugs zum „fliegenden Teleskop“.


Zunächst installierten sie eine sperrige Tür, die sich direkt während des Fluges schließen (öffnen) ließ. Dahinter verbirgt sich ein Spiegelteleskop mit einem Durchmesser von 2,5 m sowie Gegengewichte und Stabilisatoren, die dem Gerät bei Beobachtungen Stabilität verleihen.


Die Kabine wurde umgerüstet, damit Wissenschaftler im Flug arbeiten konnten. Das erste Forschungsflugzeug stieg 2010 in die Lüfte. Dann war es möglich, die Kerne der Galaxie M82 und Jupiter zu fotografieren.

Teleskopdesign

Dies ist ein Spiegel mit einem Durchmesser von 2,7 m, der das Licht sammelt und es fokussiert. Die reflektierende Oberfläche aus Aluminium ist sorgfältig geschliffen und konkav.


Der Lichtstrom trifft auf den Hauptspiegel, dann auf die Vorderkante des Teleskops und schließlich auf die Brennebene, wo sich das Aufnahmegerät befindet.


Der Spiegel basiert auf einem Glaskeramik-Verbundwerkstoff namens Zerodur. Das ist interessant, weil die Wärmeausdehnung gleich Null ist. Ein weiterer Reflektor besteht aus Siliziumkarbid. Das Polieren der Spiegel hat mehrere Monate gedauert!

Rückkehr vom Projekt

Die Liste ließe sich noch sehr lange fortsetzen: Während der Existenz des fliegenden Observatoriums bestiegen es Tausende von Wissenschaftlern. Und jeder von ihnen hat etwas Neues entdeckt. Beschränken wir uns auf die bedeutendsten Studien.


Im Jahr 2015 wurde der atomare Sauerstoffgehalt auf dem Mars gemessen. Dies machte es möglich zu verstehen, dass der Planet gegenüber unterirdischen Mikroben recht „freundlich“ ist. Im selben Jahr gelang es mit Hilfe eines Bordteleskops, Planeten außerhalb des Sonnensystems zu erforschen. Zunächst glaubte man, dass das SOFIA-Projekt dies nicht leisten könne.

Es wurde auch entdeckt, dass Kometen Wasser enthalten, das dem auf der Erde ähnelt. Es stellte sich heraus, dass die Atmosphäre von Pluto viel stärker ist als bisher angenommen. Im Jahr 2020 wurde über die Existenz von Wassermolekülen auf der der Erde zugewandten Seite des Mondes berichtet.

Schließen

Finanzielle Schwierigkeiten begleiteten das Projekt von Anfang an. Ein Jahr vor dem Erstflug erhöhte sich die zugeteilte Menge von geschätzten 185 auf 330 Millionen „Grüne“. In den ersten 5 Forschungsjahren wurden statt der geplanten 614 Millionen Dollar fast 265 Millionen Dollar ausgegeben. Dann wuchs der „Schneeball“. Das erste Mal, dass das fliegende Observatorium fast geschlossen wurde, war 2014: Die Amerikaner forderten von den Deutschen eine Aufstockung der Mittel.


Es stellte sich beispielsweise heraus, dass eine Flugstunde 100 Dollar kostete. Dennoch unterstützten die US-Gesetzgeber das Projekt und bis 2015 wurde das Geld bereitgestellt. Der Leiter der SOFIA-Mission erklärte sogar, dass das Observatorium bis 2014 in Betrieb sein werde. Doch „es donnerte trotzdem“: Im Jahr 2020 stellte Donald Trump ein Haushaltsprojekt vor, das SOFIA kein Geld vorsah. Im folgenden Jahr empfahl der Nationalrat der Akademie der Wissenschaften der NASA, die weitere Nutzung des fliegenden Labors einzustellen.

Als Grund für das nachlassende Interesse an dem Projekt wurde ebenfalls genannt: Es wurde darauf hingewiesen, dass das Niveau der wissenschaftlichen Forschung nicht im Einklang mit der Höhe der Fördermittel stehe. Kurz gesagt: Für dieses Geld hätte mehr getan werden können. Als Beispiel dienten andere Programme, die ein hohes Forschungsniveau mit ähnlicher Finanzierung aufwiesen. Trotz Protesten amerikanischer und deutscher Wissenschaftler wurde das Projekt eingestellt.


Im Jahr 2022 absolvierte das Flugzeug 144 Einsätze und flog am 28. September zum letzten Mal in die Lüfte. Das fliegende Observatorium wurde an das Arizona State Aviation Museum geschickt. Die einzigartige Ausrüstung soll für weitere Studien genutzt werden. Aber es ist möglich, dass sie es im Museum belassen.