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Abgehobene Astronomie

Ein Flug mit dem „Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie“

  • Stefan Jorda
  • 07 / 2015 Seite: 24

In der Abendsonne laufe ich über das Vorfeld des Armstrong Flight Research Center der NASA im kalifornischen Palmdale. Mit mir haben ein Team der NASA, Wissenschaftler und Techniker sowie einige Gäste das gleiche Ziel: ein „kurzer“ Jumbojet, eine selten gebaute Boeing 747-SP. Auf dem beigen Overall des Piloten prangt ein Emblem der „Society of Experimental Test Pilots“ – meist ist er in Kampfflugzeugen unterwegs. An Bord erwartet uns zunächst eine Sicherheitseinweisung: Wir werden ermahnt, die Kaffeetassen und Wasserflaschen immer geschlossen zu halten und uns im Flugzeug nicht ohne den Beutel mit dem „Emergency Passenger Oxygen System“ zu bewegen. Diese Haube mit eingebauter Sauerstoffpatrone sollen wir uns über den Kopf stülpen, falls einer der vielen Elektronikschränke zu qualmen beginnt. Inzwischen ist die Sonne untergegangen, wir sind startklar und heben um 20:52 Ortszeit ab, mit dem „Stratosphären Observatorium Für Infrarot-Astronomie“ SOFIA.

Knapp 20 Minuten später und bereits einige Kilometer über dem Boden geschieht, was man während eines Flugs eigentlich nicht erleben möchte: Am Rumpf hinten links öffnet sich ein großes Tor. Sehen kann ich das nicht, nur eine Anzeige auf dem Bildschirm vor mir springt auf grün. Wider Erwarten merke ich überhaupt nichts von dem offenen Tor, das einem Teleskop den Blick frei gibt auf den Nachthimmel. Ein Druckschott trennt das 2,7-Meter-Teleskop von der vorderen Kabine. Hier herrscht der gleiche Luftdruck wie in einem normalen Passagierflugzeug, an das ansonsten aber nur wenig erinnert. An großen Kontrollpulten sitzen die Flugkontrolleure der NASA sowie Wissenschaftler und Techniker. Die Klimaanlage sowie die Ventilatoren der Elektronikschränke verursachen einen Lärm wie in einer Fabrikhalle. Daher tragen alle Kopfhörer und unterhalten sich über die Bordsprechanlage. Sie sind bereit für eine lange Beobachtungsnacht. Doch dazu muss SOFIA zunächst auf über 13 Kilometer steigen und einen Großteil der ­Atmosphäre unter sich lassen.

Insbesondere der Wasserdampf und das Kohlendioxid der Atmosphäre absorbieren Infrarotstrahlung stark. Daher öffnen sich erdgebundenen Teleskopen an trockenen und hohen Standorten, wie sie die Anden oder Hawaii bieten, nur einige Beobachtungsfenster im nahen und mittleren Infrarot. Wellenlängen im fernen Infrarot werden aber komplett absorbiert, sodass Beobachtungen nur von Flugzeugen oder Satelliten möglich sind. Satelliten haben den Vorteil, dass sie sich komplett oberhalb der warmen Atmosphäre befinden und selbst kalt sind. Ihre Detektoren müssen aber dennoch mit flüssigem Helium auf 4 Kelvin gekühlt werden, und dessen Verbrauch begrenzt die Lebensdauer des Satelliten auf wenige Jahre. Zudem ist die Technologie eines Satelliten beim Start viele Jahre alt. Im Gegensatz hierzu kann man an einem Flugzeugteleskop flexibel verschiedene Instrumente wie Kameras und Spektrographen montieren, die sich regelmäßig auf den neuesten Stand der Technik bringen und vor jedem Flug abkühlen lassen. Allerdings sind das Flugzeug und die ganze Optik warm, emittieren also ebenso wie die Restatmosphäre selbst im Infraroten. Diese Hintergrundemission kann sogar bis zwei Größenordnungen höher sein als das Messsignal. „Daher sehen wir im Infraroten nie den schwarzen Nachthimmel, sondern arbeiten quasi immer in der Dämmerung“, erläutert Alfred Krabbe. Der Astrophysiker leitet das Deutsche SOFIA-Institut (DSI) in Stuttgart und ist verantwortlich für das abbildende Spektrometer FIFI-LS, das heute im Einsatz ist...

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