Salah satu pemerhatian yang paling luar biasa di dunia melakukan kerjanya bukan di puncak gunung, bukan di ruang angkasa, tetapi setinggi 45.000 kaki di Boeing 747. Nick Howes melihat-lihat kapal terbang unik ini ketika membuat pendaratan pertamanya di Eropah.
SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) berasal dari idea yang pertama kali dicetuskan pada pertengahan 1980-an. Bayangkan, kata saintis, menggunakan Boeing 747 untuk membawa teleskop besar ke stratosfera di mana penyerapan cahaya inframerah oleh molekul air atmosfera berkurang secara dramatik, bahkan jika dibandingkan dengan observatorium darat tertinggi. Menjelang tahun 1996 idea itu telah melangkah lebih dekat ke realiti apabila projek SOFIA dipersetujui secara formal antara NASA (yang membiayai 80 peratus dari kos misi 330 juta dolar, jumlah yang setanding dengan misi ruang angkasa sederhana) dan Pusat Aeroangkasa Jerman (DLR, yang membiayai 20 peratus yang lain). Penyelidikan dan pengembangan bermula dengan sungguh-sungguh dengan menggunakan Boeing 747SP yang sangat diubah suai yang dinamakan 'Clipper Lindburgh' setelah juruterbang Amerika yang terkenal, dan di mana 'SP' bermaksud 'Persembahan Khas'.
Penerbangan ujian perdana diterbangkan pada tahun 2007, dengan SOFIA beroperasi dari Pusat Penyelidikan Penerbangan Dryden NASA di Pangkalan Angkatan Udara Edwards di Danau Rogers Dry di California - lokasi kering yang bagus yang membantu instrumen dan pesawat beroperasi.
Ketika pesawat itu berkunjung ke pusat latihan angkasawan Agensi Angkasa Eropah di Cologne, Jerman, saya diberi peluang langka untuk melihat-lihat pesawat luar biasa ini sebagai sebahagian daripada ‘Tweetup’ Angkasa Eropah (pertemuan Twitter). Yang dapat dilihat dengan segera ialah panjang pesawat yang lebih pendek dari yang biasanya anda terbang, yang membolehkan pesawat berada di udara lebih lama, aspek penting bagi penumpangnya yang paling penting, teleskop SOFIA 2,7 meter. Cermin utamanya berukuran Teleskop Angkasa Hubble dilapisi aluminium dan memantulkan cahaya ke sekunder 0,4 meter, semuanya dalam rangka kandang terbuka yang secara harfiah mencucuk keluar dari sisi pesawat.
Seperti yang telah kita lihat, alasan untuk meletakkan teleskop multi-ton di dalam pesawat adalah bahawa dengan melakukannya adalah mungkin untuk melepaskan diri dari kebanyakan kesan penyerapan atmosfera kita. Pemerhatian dalam inframerah sebahagian besarnya mustahil untuk instrumen darat di atau dekat permukaan laut dan hanya sebahagian mungkin bahkan di puncak gunung tinggi. Wap air di troposfer kita (lapisan bawah atmosfer) menyerap begitu banyak cahaya inframerah yang secara tradisional satu-satunya cara untuk mengalahkan ini adalah dengan mengirim kapal angkasa. SOFIA dapat memenuhi ceruk dengan melakukan pekerjaan yang hampir sama tetapi berisiko jauh lebih rendah dan dengan jangka hayat yang jauh lebih lama. Pesawat ini mempunyai kamera pemantauan inframerah yang canggih untuk memeriksa outputnya sendiri, dan pemantauan wap air untuk mengukur sedikit penyerapan yang berlaku.
Cermin 2.7 meter (walaupun sebenarnya hanya 2.5 meter benar-benar digunakan dalam praktiknya), menggunakan komposit seramik kaca yang sangat bertoleransi dengan termal, yang sangat penting memandangkan keadaan yang keras di mana pesawat meletakkan teleskop terpencil. Sekiranya seseorang membayangkan kesukaran para astronom amatur mempunyai beberapa malam dengan kestabilan teleskop dalam keadaan hancur, luangkan fikiran untuk SOFIA, yang teleskop mencerminkan f / 19.9 Cassegrain harus berurusan dengan pintu terbuka ke
800 kilometer sejam (500 batu sejam) angin. Biasanya beberapa operasi akan berlaku pada ketinggian 39,000 kaki (kira-kira 11,880 meter) daripada kemungkinan siling 45,000 kaki (13,700 meter), kerana sementara ketinggian yang lebih tinggi memberikan keadaan yang sedikit lebih baik dari segi kekurangan penyerapan (masih di atas 99 peratus wap air yang menyebabkan sebahagian besar masalah), bahan bakar tambahan yang diperlukan bermakna masa pemerhatian dikurangkan dengan ketara, menjadikan 39,000
ketinggian kaki secara operasi lebih baik dalam beberapa keadaan untuk mengumpulkan lebih banyak data. Pesawat ini menggunakan sistem pengambilan udara yang dirancang dengan bijak untuk menyalurkan dan menyalurkan aliran udara dan pergolakan dari tingkap teleskop terbuka, dan ketika berbicara dengan juruterbang dan saintis, mereka semua sepakat bahawa tidak ada kesan yang disebabkan oleh sebarang output dari enjin pesawat juga. .
Kekal sejuk
Kamera dan elektronik di semua observatorium inframerah harus dijaga pada suhu yang sangat rendah untuk mengelakkan kebisingan termal dari mereka menumpahkan gambar, tetapi SOFIA memiliki sarung tangan. Tidak seperti misi angkasa (dengan pengecualian misi servis ke Teleskop Angkasa Hubble yang masing-masing berharga $ 1.5 bilion termasuk harga melancarkan pesawat ulang-alik), SOFIA mempunyai kelebihan kerana dapat mengganti atau memperbaiki instrumen atau mengisi semula pendinginnya, memungkinkan jangka hayat sekurang-kurangnya 20 tahun, jauh lebih lama daripada misi inframerah berasaskan ruang yang kehabisan penyejuk selepas beberapa tahun.
Sementara itu teleskop dan buaiannya adalah prestasi kejuruteraan. Teleskop itu tetap dalam azimut, dengan hanya permainan tiga darjah untuk mengimbangi pesawat, tetapi ia tidak perlu bergerak ke arah itu kerana pesawat, yang dipandu oleh beberapa yang terbaik dari NASA, melakukan tugas itu. Ia dapat berfungsi antara jarak ketinggian 20-60 darjah semasa operasi sains. Semuanya dirancang untuk toleransi yang membuat rahang jatuh. Sfera galas, misalnya, dipoles dengan ketepatan kurang dari sepuluh mikron, dan gyros laser memberikan kenaikan sudut 0,0008 saat. Diasingkan dari pesawat utama oleh serangkaian bumper getah bertekanan, yang diberi pampasan ketinggian, teleskop hampir sepenuhnya bebas dari pukal utama 747, yang menempatkan komputer dan rak yang tidak hanya mengoperasikan teleskop tetapi menyediakan stesen pangkalan untuk mana-mana saintis pemerhatian yang terbang dengan pesawat.
PI di Langit
Stesen Penyelidik Prinsip terletak di sekitar titik tengah pesawat, beberapa meter dari teleskop tetapi tertutup di dalam pesawat (terkena udara pada jarak 45,000 kaki, kru dan saintis akan terbunuh serta-merta). Di sini, selama sepuluh atau lebih jam pada satu masa, saintis dapat mengumpulkan data setelah pintu terbuka dan teleskop menunjuk pada sasaran pilihan, dengan juruterbang mengikuti jalan penerbangan yang tepat untuk menjaga ketepatan penunjuk instrumen dan juga untuk menghindari kemungkinan pergolakan. Walaupun teleskop darat dapat merespon dengan cepat peristiwa seperti supernova baru, SOFIA lebih teratur dalam operasi ilmiahnya, dan dengan kitaran cadangan lebih dari enam bulan hingga setahun, seseorang harus merancang dengan tepat dengan tepat bagaimana cara terbaik untuk memerhatikan suatu objek.
Meramalkan masa depan
Operasi sains dimulakan pada tahun 2010 dengan FORCAST (Faint Object Infrared Camera for Sofia Telescope) dan dilanjutkan hingga tahun 2011 dengan instrumen HEBAT (Penerima Jerman untuk Astronomi di Teraherz Frequency). FORCAST adalah instrumen inframerah pertengahan / jauh yang bekerja dengan dua kamera antara lima hingga empat puluh mikron (bersamaan mereka dapat bekerja antara 10-25 mikron) dengan bidang pandang 3,2 arcminute. Ia melihat cahaya pertama pada Musytari dan galaksi Messier 82, tetapi akan berusaha mengimejan pusat galaksi, pembentukan bintang dalam galaksi spiral dan aktif dan juga melihat awan molekul, salah satu tujuan sains utamanya yang membolehkan para saintis menentukan suhu debu dengan tepat dan lebih terperinci mengenai morfologi kawasan pembentuk bintang hingga resolusi kurang dari tiga arka detik (bergantung pada panjang gelombang yang digunakan oleh instrumen). Di samping itu, FORCAST juga dapat melakukan spektroskopi grism (iaitu prisma kisi), untuk mendapatkan maklumat yang lebih terperinci mengenai komposisi objek yang dilihat. Tidak ada sistem optik adaptif, tetapi tidak memerlukannya untuk jenis operasi yang dilakukannya.
FORCAST dan HEBAT hanyalah dua daripada instrumen operasi sains 'asas', yang juga merangkumi spektrograf Echelle, spektrometer inframerah jauh dan kamera jalur lebar beresolusi tinggi, tetapi pasukan sains sudah mengusahakan instrumen baru untuk fasa operasi seterusnya. Instrumentasi beralih, walaupun kompleks, agak cepat (sebanding dengan waktu yang diperlukan untuk menukar instrumen di observatorium darat yang lebih besar), dan dapat dicapai dalam kesiapan untuk pengamatan, yang bertujuan dilakukan oleh pesawat hingga 160 kali per tahun. Walaupun tidak ada rancangan tegas untuk membangun kapal induk untuk SOFIA, ada perbincangan di antara para saintis untuk meletakkan teleskop yang lebih besar pada Airbus A380.
Jangkauan Langit
Dengan program duta sains yang dirancang yang melibatkan guru yang terbang di pesawat untuk melakukan penyelidikan, profil awam SOFIA akan bertambah. Hasil sains dan kemungkinan dari instrumen yang terus berkembang, dapat diservis dan dapat ditingkatkan setiap kali mendarat tidak dapat diukur dibandingkan dengan misi angkasa. Wartawan baru-baru ini diberi kesempatan untuk mengunjungi pesawat luar biasa ini, dan merupakan suatu keistimewaan dan kehormatan untuk menjadi salah satu orang pertama yang melihatnya dari dekat. Untuk itu saya ingin mengucapkan terima kasih kepada ESA dan NASA atas jemputan dan peluang untuk melihat sesuatu yang begitu unik.
