Salah satu observatorium paling luar biasa di dunia melakukan pekerjaannya bukan di puncak gunung, tidak di luar angkasa, tetapi tingginya 45.000 kaki di atas Boeing 747. Nick Howes melihat-lihat pesawat yang unik ini saat melakukan pendaratan pertamanya di Eropa.
SOFIA (Observatorium Stratospheric untuk Infrared Astronomy) berasal dari sebuah ide yang pertama kali diperdebatkan pada pertengahan 1980-an. Bayangkan, kata para ilmuwan, menggunakan Boeing 747 untuk membawa teleskop besar ke stratosfer di mana penyerapan cahaya inframerah oleh molekul air atmosfer berkurang secara dramatis, bahkan dibandingkan dengan observatorium berbasis darat tertinggi. Pada tahun 1996 gagasan itu telah mengambil langkah lebih dekat ke kenyataan ketika proyek SOFIA secara resmi disepakati antara NASA (yang mendanai 80 persen dari biaya misi 330 juta dolar, jumlah yang sebanding dengan satu misi luar angkasa sederhana) dan Pusat Dirgantara Jerman (DLR, yang mendanai 20 persen lainnya). Penelitian dan pengembangan dimulai dengan sungguh-sungguh menggunakan Boeing 747SP yang sangat dimodifikasi bernama 'Clipper Lindburgh' setelah pilot Amerika yang terkenal, dan di mana 'SP' singkatan dari 'Kinerja Khusus'.
Penerbangan uji maiden diterbangkan pada tahun 2007, dengan SOFIA beroperasi di Dryden Flight Research Center NASA di Edwards Airforce Base di Rogers Dry Lake di California - lokasi yang bagus dan kering yang membantu dengan instrumentasi dan pesawat secara operasional.
Ketika pesawat mengunjungi pusat pelatihan astronot Badan Antariksa Eropa di Cologne, Jerman, saya diberi kesempatan langka untuk melihat-lihat pesawat luar biasa ini sebagai bagian dari Ruang Angkasa Eropa 'Tweetup' (pertemuan Twitter). Apa yang segera terlihat adalah panjang pesawat yang lebih pendek daripada yang biasanya Anda gunakan, yang memungkinkan pesawat tetap berada di udara lebih lama, aspek penting bagi penumpangnya yang paling penting, teleskop SOFIA 2,7 meter. Cermin utama Hubble Space Telescope berukuran dilapisi aluminium dan memantulkan cahaya ke 0,4 meter sekunder, semua dalam kerangka kandang terbuka yang benar-benar menyembul keluar dari sisi pesawat.
Seperti yang telah kita lihat, alasan untuk menempatkan teleskop multi-ton pada pesawat terbang adalah dengan melakukan hal itu dimungkinkan untuk menghindari sebagian besar efek penyerapan atmosfer kita. Pengamatan dalam inframerah sebagian besar tidak mungkin untuk instrumen berbasis darat di atau dekat permukaan laut dan hanya sebagian mungkin bahkan di puncak gunung yang tinggi. Uap air di troposfer kita (lapisan bawah atmosfer) menyerap begitu banyak cahaya inframerah sehingga secara tradisional satu-satunya cara untuk mengalahkan ini adalah dengan mengirim pesawat ruang angkasa. SOFIA dapat mengisi ceruk dengan melakukan pekerjaan yang hampir sama tetapi dengan risiko yang jauh lebih kecil dan dengan rentang hidup yang jauh lebih lama. Pesawat ini memiliki kamera pemantauan inframerah canggih untuk memeriksa outputnya sendiri, dan pemantauan uap air untuk mengukur sedikit penyerapan yang terjadi.
Cermin 2,7 meter (walaupun sebenarnya hanya 2,5 meter benar-benar digunakan dalam praktiknya), menggunakan komposit keramik kaca yang sangat toleran terhadap panas, yang sangat penting mengingat kondisi keras yang dilalui pesawat untuk menempatkan teleskop terisolasi. Jika seseorang membayangkan kesulitan yang dimiliki astronom amatir dalam beberapa malam dengan stabilitas teleskop dalam kondisi berangin, sempatkanlah berpikir untuk SOFIA, yang teleskop refleks Cassegrain f / 19.9 besarnya harus berhadapan dengan pintu terbuka ke
800 kilometer per jam (500 mil per jam) angin. Biasanya beberapa operasi akan terjadi pada 39.000 kaki (sekitar 11.880 meter) daripada langit-langit yang mungkin 45.000 kaki (13.700 meter), karena sementara ketinggian yang lebih tinggi menyediakan kondisi yang sedikit lebih baik dalam hal kurangnya penyerapan (masih di atas 99 persen dari uap air yang menyebabkan sebagian besar masalah), bahan bakar tambahan yang dibutuhkan berarti bahwa waktu pengamatan berkurang secara signifikan, menjadikan 39.000
ketinggian kaki secara operasional lebih baik dalam beberapa hal untuk mengumpulkan lebih banyak data. Pesawat menggunakan sistem asupan udara yang dirancang dengan cerdik untuk menyalurkan dan menyalurkan aliran udara dan turbulensi dari jendela teleskop terbuka, dan berbicara dengan pilot dan ilmuwan, mereka semua sepakat bahwa tidak ada efek yang disebabkan oleh output apa pun dari mesin pesawat juga. .
Tetap tenang
Kamera dan elektronik pada semua observatorium inframerah harus dijaga pada suhu yang sangat rendah untuk menghindari kebisingan termal dari mereka tumpah ke dalam gambar, tetapi SOFIA memiliki kartu as di lengannya. Tidak seperti misi luar angkasa (dengan pengecualian misi servis ke Teleskop Luar Angkasa Hubble yang masing-masing berharga $ 1,5 miliar termasuk harga peluncuran pesawat ulang-alik), SOFIA memiliki keuntungan karena dapat mengganti atau memperbaiki instrumen atau mengisi kembali pendinginnya, memungkinkan perkiraan masa hidup setidaknya 20 tahun, jauh lebih lama daripada misi inframerah berbasis ruang yang kehabisan pendingin setelah beberapa tahun.
Sementara itu teleskop dan dudukannya merupakan prestasi teknik. Teleskop ini cukup banyak diperbaiki di azimuth, dengan hanya bermain tiga derajat untuk mengimbangi pesawat, tetapi tidak perlu bergerak ke arah itu ketika pesawat, diemudikan oleh beberapa yang terbaik dari NASA, melakukan tugas itu untuk itu. Ini dapat bekerja antara kisaran ketinggian 20-60 derajat selama operasi sains. Semuanya dirancang untuk toleransi yang membuat rahang turun. Bola bantalan, misalnya, dipoles dengan akurasi kurang dari sepuluh mikron, dan gyro laser memberikan peningkatan sudut 0,0008 arcseconds. Terisolasi dari pesawat utama oleh serangkaian bumper karet bertekanan, yang dikompensasi ketinggian, teleskop hampir sepenuhnya bebas dari bagian utama 747, yang menampung komputer dan rak yang tidak hanya mengoperasikan teleskop tetapi menyediakan stasiun pangkalan untuk setiap ilmuwan pengamatan terbang dengan pesawat.
PI di Langit
Stasiun Investigator Prinsip terletak di sekitar titik tengah pesawat, beberapa meter dari teleskop tetapi tertutup di dalam pesawat (terpapar ke udara pada ketinggian 45.000 kaki, para kru dan ilmuwan dinyatakan akan langsung dibunuh). Di sini, selama sepuluh jam atau lebih pada suatu waktu, para ilmuwan dapat mengumpulkan data begitu pintu terbuka dan teleskop menunjuk ke target pilihan, dengan pilot mengikuti jalur penerbangan yang tepat untuk menjaga akurasi instrumen dan juga menghindari yang terbaik. kemungkinan turbulensi. Sementara teleskop berbasis darat dapat merespon dengan cepat peristiwa seperti supernova baru, SOFIA lebih teratur dalam operasi sainsnya dan, dengan siklus proposal lebih dari enam bulan hingga satu tahun, seseorang harus merencanakan dengan cukup akurat cara terbaik untuk mengamati suatu objek.
Meramalkan masa depan
Operasi sains dimulai pada 2010 dengan FORCAST (Kamera Inframerah Benda Pudar untuk Teleskop Sofia) dan berlanjut hingga 2011 dengan instrumen GREAT (Penerima Jerman untuk Astronomi di Frekuensi Teraherz). FORCAST adalah instrumen inframerah pertengahan / jauh yang bekerja dengan dua kamera di antara lima dan empat puluh mikron (bersama-sama mereka dapat bekerja antara 10-25 mikron) dengan bidang pandang 3,2 arcminute. Ia melihat cahaya pertama pada Jupiter dan galaksi Messier 82, tetapi akan bekerja pada pencitraan pusat galaksi, pembentukan bintang di galaksi spiral dan aktif dan juga melihat awan molekuler, salah satu tujuan sains utamanya yang memungkinkan para ilmuwan untuk secara akurat menentukan suhu debu dan lebih detail tentang morfologi daerah pembentuk bintang hingga resolusi kurang dari tiga detik busur (tergantung pada panjang gelombang instrumen bekerja di). Bersamaan dengan ini, FORCAST juga dapat melakukan spektroskopi grism (mis. Kisi prisma), untuk mendapatkan informasi lebih rinci tentang komposisi objek yang sedang dilihat. Tidak ada sistem optik adaptif, tetapi tidak memerlukannya untuk jenis operasi yang dilakukannya.
FORCAST dan GREAT hanyalah dua dari instrumen operasi sains 'dasar', yang juga mencakup spektograf Echelle, spektrometer inframerah jauh dan kamera wideband resolusi tinggi, tetapi tim sains sedang mengerjakan instrumen baru untuk tahap operasi berikutnya. Peralihan instrumentasi, meskipun rumit, relatif cepat (sebanding dengan waktu yang diperlukan untuk beralih instrumen pada observatorium darat yang lebih besar), dan dapat dicapai dalam kesiapan untuk pengamatan, yang bertujuan untuk dilakukan pesawat hingga 160 kali per tahun. Dan sementara tidak ada rencana pasti untuk membangun kapal saudara untuk SOFIA, telah ada diskusi di antara para ilmuwan untuk menempatkan teleskop yang lebih besar pada Airbus A380.
Sky Outreach
Dengan program duta sains terencana yang melibatkan para guru yang terbang di pesawat untuk melakukan penelitian, profil publik SOFIA akan tumbuh. Output ilmu pengetahuan dan kemungkinan dari instrumen yang terus berkembang, dapat digunakan dan diperbaiki setiap kali mendarat tidak dapat dibandingkan dengan misi luar angkasa. Wartawan baru-baru ini diberi kesempatan untuk mengunjungi pesawat yang luar biasa ini, dan merupakan suatu kehormatan dan kehormatan untuk menjadi salah satu orang pertama yang melihatnya dari dekat. Untuk itu saya ingin mengucapkan terima kasih kepada ESA dan NASA atas undangan dan kesempatan untuk melihat sesuatu yang begitu unik.
