세계에서 가장 주목할만한 관측소 중 하나는 우주에서가 아니라 보잉 747에서 45,000 피트 높이의 산 정상에서 작업을 수행하는 것입니다. Nick Howes는 유럽에 처음 착륙했을 때이 독특한 여객기를 둘러 보았습니다.
SOFIA (Infrared Astronomy를위한 성층권 천문대)는 1980 년대 중반에 처음 시작된 아이디어에서 나왔습니다. 과학자들은 보잉 747을 사용하여 큰 망원경을 성층권으로 가지고 다니면서 대기 중 물 분자에 의한 적외선의 흡수가 지상에서 가장 높은 관측소와 비교할 때 급격히 감소한다고 상상해보십시오. 1996 년까지 SOFIA 프로젝트가 NASA (3 억 3 천만 달러의 미션 비용의 80 %, 단일 겸손한 우주 미션에 필적하는 금액)의 자금을 지원 한 독일 항공 우주 센터 (SOAIA) 사이에 공식적으로 합의 된 아이디어는 현실에 한 걸음 더 다가 섰습니다. (다른 20 %의 자금을 지원하는 DLR). 연구 개발은 미국의 유명한 조종사 이름을 따서‘클리퍼 린드버그’라는 고도로 수정 된 보잉 747SP와‘SP’가‘특별 성능’을 사용하여 본격적으로 시작되었습니다.
처녀 시험 비행은 2007 년에 시작되었으며, SOFIA는 캘리포니아의 Rogers Dry Lake에있는 Edwards Airforce Base에있는 NASA의 Dryden Flight Research Center에서 운영되어 계측 및 항공기 운영에 도움이되는 멋진 건조한 장소입니다.
비행기가 독일 쾰른에있는 유럽 우주국 (European Space Agency) 우주 비행사 훈련소를 방문했을 때, 나는 유럽 우주 '트위트 업 (Tweetup)'(트위터 회의)의 일환으로이 멋진 항공기를 둘러 볼 기회가 드물었다. 즉시 눈에 띄는 것은 비행기가 일반적으로 비행하는 비행기의 길이가 짧다는 것입니다. 비행기는 더 오랫동안 공기 중에 머무를 수 있습니다. 가장 중요한 승객 인 2.7 미터 SOFIA 망원경의 중요한 측면입니다. Hubble Space Telescope 크기의 1 차 미러는 알루미늄으로 코팅되어 있으며, 항공기 측면에서 튀어 나오는 개방형 케이지 프레임 워크에서 0.4 미터 2 차로 빛을 반사합니다.
보시다시피, 다중 톤 망원경을 항공기에 배치하는 근거는 그렇게함으로써 대기의 대부분의 흡수 효과를 피할 수 있다는 것입니다. 해수면 또는 근처의 지상 기반 장비에서는 적외선 관측이 거의 불가능하며 높은 산 정상에서도 가능합니다. 대류권의 수증기 (대기층의 하층)는 적외선을 너무 많이 흡수하여 전통적으로 이것을 극복 할 수있는 유일한 방법은 우주선을 보내는 것입니다. SOFIA는 거의 동일한 작업을 수행하지만 훨씬 적은 위험과 훨씬 더 긴 수명으로 틈새 시장을 채울 수 있습니다. 항공기에는 자체 출력을 확인하기위한 정교한 적외선 모니터링 카메라와 수증기 모니터링을 통해 흡수가 거의 없는지 측정합니다.
2.7 미터 거울 (실제로 실제로는 2.5 미터 만 실제로 사용되지만)은 내열성이 높은 유리 세라믹 복합재를 사용합니다. 이는 항공기가 격리 된 망원경을 통과하는 가혹한 조건을 감안할 때 중요합니다. 아마추어 천문학 자들이 밤새 망원경 상태에서 망원경으로 안정성을 유지하는 데 어려움을 겪는다면, 망원경을 반영하는 거대한 f / 19.9 카세그레인이 열린 문을 다루어야하는 SOFIA에 대한 생각을 아끼십시오
시간당 800km (시속 500 마일) 바람. 공칭 적으로 일부 작업은 45,000 피트 (13,700 미터)의 가능한 천장이 아닌 39,000 피트 (약 11,880 미터)에서 발생합니다. 흡수 부족 (여전히 대부분의 문제를 일으키는 수증기의 99 % 이상), 추가 연료 필요로 인해 관측 시간이 크게 단축되어 39,000이 됨
더 많은 데이터를 수집하기 위해 일부 경우에는 피트 고도가 더 우수합니다. 항공기는 영리하게 설계된 공기 흡입 시스템을 사용하여 열린 망원경 창에서 공기 흐름과 난류를 퍼널 링 및 전달하고 조종사 및 과학자들과 대화하며 항공기 엔진의 출력으로 인한 영향이 없음에 동의했습니다. .
시원하게
모든 적외선 관측소의 카메라와 전자 장치는 이미지에 쏟아져 나오는 열 노이즈를 피하기 위해 매우 낮은 온도에서 유지되어야하지만 SOFIA는 에이스를 차지합니다. 우주 임무와는 달리 (우주 왕복선 발사 가격을 포함하여 각각 15 억 달러의 허블 우주 망원경에 대한 서비스 임무를 제외하고) SOFIA는 계측기를 교체 또는 수리하거나 냉각수를 보충 할 수 있다는 이점이 있습니다. 최소 20 년으로 추정되며 수명은 수년 후에 냉각수가 부족한 우주 기반 적외선 임무보다 훨씬 길다.
한편 망원경과 그 거치대는 공학의 위업입니다. 망원경은 방위각으로 거의 고정되어 있으며, 항공기를 보상하기 위해 3 도만 플레이 할 수 있지만, NASA의 최고급 항공기가 조종하는 항공기가 그 임무를 수행함에 따라 그 방향으로 움직일 필요는 없습니다. 과학 작업 중에는 20-60 도의 고도 범위에서 작동 할 수 있습니다. 모두 턱을 떨어 뜨리는 공차로 설계되었습니다. 예를 들어 베어링 구는 10 미크론 미만의 정확도로 연마되며 레이저 자이로는 0.0008 arcseconds의 각도 증분을 제공합니다. 고도 보상되는 일련의 가압 고무 범퍼에 의해 주 항공기에서 격리 된 망원경은 망원경을 작동시킬뿐만 아니라 기지국을 제공하는 컴퓨터와 랙을 수용하는 747의 주 벌크로부터 거의 완전히 자유 롭습니다. 비행기로 비행하는 관측 과학자들.
하늘의 PI
Principle Investigator 스테이션은 망원경에서 몇 미터 떨어진 항공기의 중간 지점 주위에 위치하지만 비행기 안에 있습니다 (45,000 피트의 대기에 노출되면 승무원과 과학자들은 즉시 사망 할 수 있습니다). 여기에서 한 번에 10 시간 이상 동안 과학자들은 문이 열리고 망원경이 원하는 목표물을 가리키면 데이터를 수집 할 수 있습니다. 조종사는 정확한 비행 경로를 따라 장비의 포인팅 정확도를 유지하고 피하는 것이 가장 좋습니다 난기류의 가능성. 지상 망원경은 새로운 초신성과 같은 사건에 신속하게 반응 할 수 있지만, SOFIA는 과학 운영에 더 정통하며 6 개월에서 1 년에 걸친 제안 주기로 물체를 관찰하는 가장 좋은 방법을 계획해야합니다.
미래 예측
과학 운영은 FORCAST (Faint Object Infrared Camera for Sofia Telescope)로 2010 년에 시작되었고 2011 년에는 GREAT (Teraherz Frequencies의 독일 천문학 수신기) 기기로 계속되었습니다. FORCAST는 3.2 ~ 30 분의 시야각으로 5 ~ 40 미크론 (10 ~ 25 미크론 사이에서 작동 할 수 있음)에서 2 대의 카메라로 작동하는 중 / 원적외선 기기입니다. 목성과 은하 Messier 82에 대한 첫 번째 조명을 보았지만 은하 중심의 이미지 생성, 나선 및 활성 은하에서의 별 형성 및 분자 구름, 과학자가 먼지 온도를 정확하게 결정할 수있게하는 주요 과학 목표 중 하나 3 초 미만의 분해능 (장비가 작동하는 파장에 따라 다름)까지 별 형성 영역의 형태에 대해 더 자세히 설명합니다. 이와 함께 FORCAST는 grism (즉, 격자 프리즘) 분광법을 수행하여 관찰중인 물체의 구성에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있습니다. 적응 형 광학 시스템은 없지만 수행중인 작업 유형에는 필요하지 않습니다.
FORCAST와 GREAT는 Echelle 분광기, 원적외선 분광기 및 고해상도 광대역 카메라를 포함하는 '기본'과학 운영 기기 중 하나 일 뿐이지 만 과학 팀은 이미 다음 단계의 운영을 위해 새로운 기기를 개발하고 있습니다. 복잡한 동안의 계측 전환은 비교적 빠르며 (더 큰 지상 관측소에서 계측기를 전환하는 데 걸리는 시간과 비교할 수 있음), 비행기가 매년 최대 160 회를 목표로하는 관측 준비에 도달 할 수 있습니다. 그리고 SOFIA를위한 자매선을 건설하려는 확고한 계획은 없었지만, 과학자들 사이에서 에어 버스 A380에 더 큰 망원경을 설치하는 논의가있었습니다.
스카이 아웃 리치
항공기를 타고 비행하는 연구자들을 대상으로 계획된 과학 대사 프로그램을 통해 SOFIA의 대중적 관심이 커질 것입니다. 우주 임무와 비교해 볼 때마다 지속적으로 발전하고 서비스 가능하며 즉흥적으로 불가능한 도구의 과학적 결과와 가능성은 측정 할 수 없습니다. 언론인들은 최근이 놀라운 항공기를 방문 할 기회가 주어졌으며, 그것을 가까이에서 본 최초의 사람들 중 하나가 된 것은 특권이자 영광이었습니다. 이를 위해 ESA와 NASA에게 초대장과 매우 독특한 것을 볼 수있는 기회를 주셔서 감사합니다.
