אחד המצפים המדהימים ביותר בעולם עושה את עבודתו לא על פסגת הר, לא בחלל, אלא בגובה 45,000 רגל על מטוס בואינג 747. ניק האז הסתכל סביב המטוס הייחודי הזה כשביצע את הנחיתה הראשונה שלו באירופה.
SOFIA (מצפה כוכבים אסטרונומיה אינפרא אדום) הגיע מרעיון שהועבר לראשונה באמצע שנות השמונים. תארו לעצמכם, אמרו מדענים, שמשתמשים בבואינג 747 בכדי לשאת טלסקופ גדול אל תוך הסטרטוספרה, שם קליטה של אור אינפרא אדום על ידי מולקולות מים אטמוספרות מופחתת באופן דרמטי, אפילו בהשוואה למצפה הכוכבים הגבוה ביותר. עד 1996 הרעיון הזה התקרב למציאות כאשר הוסכם רשמית על פרויקט SOFIA בין נאס"א (המממנים 80 אחוז מעלות המשימה 330 מיליון דולר, סכום הדומה לשליחות חלל צנועה אחת) לבין מרכז התעופה והחלל הגרמני (DLR, המממנים את 20 האחוזים האחרים). מחקר ופיתוח החלו ברצינות באמצעות מטוס בואינג 747SP שהשתנה מאוד בשם 'קליפר לינדבורג' על שם הטייס האמריקני המפורסם, ושם 'SP' מייצג 'ביצועים מיוחדים'.
טיסות בדיקות מיידן הוטסו בשנת 2007, כאשר SOFIA פעלה ממרכז המחקר לחיפוש טיסות דריידן של נאס"א בבסיס חיל האוויר אדוארדס באגם רוג'רס היבש בקליפורניה - מיקום נחמד ויבש המסייע במכשירים ובמטוסים באופן תפעולי.
כיוון שהמטוס ביקר במרכז ההדרכה של סוכנות החלל האירופאית באסטרונאוט בקלן, גרמניה, ניתנה לי הזדמנות נדירה להסתכל סביב המטוס המפואר הזה כחלק מ"טוויפ "(Space Tweet) האירופי. מה שהורגש מייד היה אורכו הקצר יותר של המטוס לאלה שעליהם אתם טסים בדרך כלל, מה שמאפשר לכלי המטוס להישאר באוויר לאורך זמן, היבט מכריע עבור הנוסע החשוב ביותר שלו, הטלסקופ SOFIA, המתנשא הוא 2.7 מטרים. המראה הראשית בגודל טלסקופ החלל האבל היא מצופה אלומיניום ומקפצת אור לשני מטר בגובה 0.4, והכל במסגרת פתוחה של כלוב שפושט ממש מצדו של המטוס.
כפי שראינו, הרציונל להצבת טלסקופ רב טון על כלי טיס הוא שעל ידי כך ניתן לברוח מרוב השפעות הקליטה של האטמוספרה שלנו. תצפיות באינפרא אדום בלתי אפשריות לרוב עבור מכשירים יבשתיים בגובה פני הים או בקרבתה ורק חלקית אולי אפילו על פסגות פסגות גבוהות. אדי מים בטרופוספירה שלנו (השכבה התחתונה של האטמוספירה) סופגים כל כך הרבה מהאור האינפרא אדום, עד שבאופן מסורתי הדרך היחידה לנצח זאת הייתה לשלוח חללית. SOFIA יכולה למלא נישה על ידי ביצוע כמעט אותה עבודה אך עם פחות סיכון ועם אורך חיים ארוך בהרבה. למטוס מצלמות ניטור אינפרא אדום מתוחכמות בכדי לבדוק את תפוקתו האישית, וכן ניטור אדי מים כדי למדוד את מעט הספיגה המתרחשת.
המראה בגובה 2.7 מטרים (למרות שלמעשה רק 2.5 מטר משמשים בפועל), משתמשת במרכיב קרמיקה מזכוכית שהוא סובל מאוד מבחינה תרמית, וזה חיוני לנוכח התנאים הקשים שהמטוס מעביר את הטלסקופ המבודד דרכו. אם ניתן לדמיין את הקושי שיש לאסטרונומים חובבים כמה לילות עם יציבות טלסקופ בתנאים סוערים, חסוך מחשבה עבור SOFIA, שה- טלסקופ המשקף העצום f / 19.9 של Cassegrain צריך להתמודד עם דלת פתוחה
800 קמ"ש (500 קמ"ש) רוחות. באופן כללי, פעולות מסוימות יתרחשו בגובה 39,000 רגל (כ- 11,880 מטר) במקום התקרה האפשרית בגובה 45,000 רגל (13,700 מטר), מכיוון שאמנם הגובה הגבוה מספק תנאים מעט טובים יותר מבחינת חוסר ספיגה (עדיין מעל 99 אחוז מאדי המים הגורמים לרוב הבעיות), הדלק הנוסף הדרוש פירושו שזמני התצפית מופחתים משמעותית, מה שהופך את 39,000
גובה הרגליים טוב יותר מבחינה תפעולית במקרים מסוימים כדי לאסוף נתונים נוספים. המטוס משתמש במערכת צריכת אוויר מעוצבת בצורה חכמה כדי לנתב ולנתב את זרימת האוויר והסערה הרחק מחלון הטלסקופ הפתוח, ובדיבור עם הטייסים והמדענים, כולם הסכימו כי לא הייתה שום השפעה שנגרמה כתוצאה מפלט כלשהו גם ממנועי המטוס. .
נשאר קריר
יש לשמור על המצלמות והאלקטרוניקה בכל המצפים האינפרא אדום בטמפרטורות נמוכות מאוד כדי למנוע רעש תרמי שנשפך לתמונה, אך ל- SOFIA יש אס בכף שרוול. שלא כמו משימת חלל (למעט משימות השירות לטלסקופ החלל האבל שעלו כל אחת וחצי מיליארד דולר כולל מחיר שיגור מעבורת חלל), ל- SOFIA יש את היתרון היכולה להחליף או לתקן מכשירים או לחדש את נוזל הקירור שלה, ומאפשרת אורך חיים מוערך של לפחות 20 שנה, הרבה יותר זמן מכל משימה אינפרא אדום מבוססת חלל שנגמרה נוזל קירור לאחר מספר שנים.
בינתיים הטלסקופ ועריסתו הם הישג של הנדסה. הטלסקופ די קבוע באזימוט, עם רק משחק של שלוש מעלות כדי לפצות על כלי הטיס, אך הוא לא צריך לנוע בכיוון זה מכיוון שהמטוס, שננעל על ידי חלק מהטובים ביותר של נאס"א, מבצע את החובה הזו עבורו. זה יכול לעבוד בין טווח גובה של 20–60 מעלות במהלך פעולות מדעיות. הכל תוכנן לסבולות שגורמות ללסת לרדת. כדורי הנושא, למשל, מלוטשים ברמת דיוק של פחות מעשרה מיקרון, וג'ירוס הלייזר מספקים תוספות זוויתיות של 0.0008 קשת קשת. מבודד מהמטוס הראשי על ידי סדרה של פגושים מגומי לחץ, המפוזרים בגובה, הטלסקופ חופשי כמעט לחלוטין מהעיקר העיקרי של ה- 747, בו שוכנים המחשבים והמתלים שלא רק מפעילים את הטלסקופ אלא מספקים את תחנת הבסיס ל כל מדעני תצפית שעפים עם המטוס.
PI בשמיים
תחנת חוקר העקרונות ממוקמת סביב נקודת האמצע של המטוס, כמה מטרים מהטלסקופ אך סגורה בתוך המטוס (חשופה לאוויר בגובה 45,000 רגל, הצוות והמדענים היו נהרגים באופן מיידי). כאן, במשך עשר שעות ויותר בכל פעם, מדענים יכולים לאסוף נתונים ברגע שהדלת נפתחת והטלסקופ מצביע על יעד הבחירה, כאשר הטייסים עוברים מסלול טיסה מדויק כדי לשמור על דיוק הצבעה של הכלי וגם כדי להימנע בצורה הטובה ביותר האפשרות לסערה. בעוד טלסקופים מבוססי-קרקע יכולים להגיב במהירות לאירועים כמו סופרנובה חדשה, SOFIA מפורשת יותר בפעולות המדע שלה, ועם מחזורי הצעות לאורך שישה חודשים עד שנה, יש לתכנן די מדויק כיצד הכי טוב לצפות באובייקט.
חיזוי העתיד
פעולות מדעיות החלו בשנת 2010 עם FORCAST (מצלמה אינפרא אדום חלש עבור טלסקופ סופיה) והמשיכו אל תוך 2011 עם מכשיר ה- GREAT (המקלט הגרמני לאסטרונומיה בתדרי טרז). FORCAST הוא מכשיר אינפרא אדום באמצע / רחוק העובד עם שתי מצלמות בין חמישה לארבעים מיקרון (בד בבד הם יכולים לעבוד בין 10-25 מיקרון) עם שדה ראיה של 3.2 קשת. היא ראתה אור ראשון על יופיטר והגלקסיה מסייר 82, אך תעבוד על הדמיית המרכז הגלקטי, היווצרות הכוכבים בגלקסיות ספירליות ופעילות, וגם התבוננות בעננים מולקולריים, אחד היעדים המדעיים העיקריים שלו המאפשרים למדענים לקבוע במדויק את טמפרטורות האבק ו פירוט רב יותר על המורפולוגיה של אזורים היוצרים כוכבים עד לרזולוציה של פחות משלוש קשת (תלוי באורך הגל בו עובד המכשיר). לצד זה, FORCAST מסוגל לבצע גם ספקטרוסקופיה גריז (כלומר פריזמה צורמת), כדי לקבל מידע מפורט יותר על הרכב האובייקטים הנראים. אין מערכת אופטיקה אדפטיבית, אך היא אינה זקוקה לאחת מסוגי הפעולות שהיא מבצעת.
FORCAST ו- GREAT הם רק שניים ממכשירי פעולת המדע 'הבסיסיים', שכוללים גם ספקטרוגרפיות של Echelle, ספקטרומטרים רחוק-אינפרא אדום רחוק ומצלמות רוחב-רוחב ברזולוציה גבוהה, אך צוות המדע כבר עובד על מכשירים חדשים לשלב הבא של הפעולות. מעבר מכשירים, אף שהוא מורכב, מהיר יחסית (ניתן להשוואה לזמן שלוקח להחלפת מכשירים במצפי כוכבים גדולים יותר), וניתן להשיג אותו במוכנות לתצפיות, שהמטוס שואף לעשות עד 160 פעמים בשנה. ואף שלא היו שום תוכניות נחרצות לבנות ספינת אחות לסופיה, היו דיונים בין מדענים להניח טלסקופ גדול יותר על איירבוס A380.
שמיים
עם תוכנית שגריר מדע מתוכננת שכללה מורים שטסים בכלי הטיס למחקר, הפרופיל הציבורי של SOFIA הולך וגדל. תפוקת המדע והאפשרויות של מכשירים המתפתחים, ניתנים לשירות ובלתי ניתנים לאיתור בכל פעם שהוא נוחת הם בלתי ניתנים לשינוי בהשוואה למשימות חלל. עיתונאים קיבלו רק לאחרונה אפשרות לבקר במטוס המדהים הזה, וזאת הייתה זכות וכבוד להיות אחד האנשים הראשונים שראו אותו מקרוב. לשם כך אני רוצה להודות ל- ESA ולנאס"א על ההזמנה והסיכוי לראות משהו כל כך ייחודי.
