SOFIA: Ein Observatorium hebt ab
Teleskoptechnik aus Deutschland auf der Jagd nach Infrarotstrahlen

Seit jeher beobachten die Menschen den Sternenhimmel, meist aus Observatorien auf der Erde. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die NASA wollen dafür nun hoch hinaus.
Ein grauer Novembertag. Dietmar Lilienthal schaut aus dem Fenster seines Büros beim DLR in Bonn-Oberkassel auf die dichte Wolkendecke draußen. „Heute ist kein guter Tag für astronomische Beobachtungen”, sagt er. Und doch sieht er das schlechte Wetter ganz gelassen, denn bald bekommen die Astronomen Unter-stützung von SOFIA.
Doch SOFIA ist kein weibliches Wesen, sondern ein Observatorium. Das Stra-tosphärische Observatorium für Infrarotastronomie. Mit ihm beobachten deutsche und amerikanische Wissenschaftler den Weltraum von einem ganz besonderen Standort aus: Hoch über den Wolken. Hier, in der Stratosphäre, kann man die Infrarotstrahlung von Himmelskörpern nahezu ungestört untersuchen. Das Ob-servatorium befindet sich im Rumpf eines umgebauten Verkehrsflugzeuges. Diese Idee ist nicht neu, bereits 1965 führte die NASA astronomische Beobachtungen aus der Luft durch. In den siebziger Jahren entdeckten amerikanische Wissen-schaftler so erstmals Ringe um den Planeten Uranus.

Nicht das erste seiner Art, aber eine neue Dimension

„SOFIA stellt alle seine Vorgänger in den Schatten“, ist sich Raumfahrtmanager Dietmar Lilienthal sicher. Hatten die ersten Flugzeugteleskope einen Durchmesser von weniger als einem Meter, so misst das neue Teleskop stattliche 2,7 Meter im Durchmesser und wiegt 20 Tonnen. Dietmar Lilienthal erklärt: „Um ein so schweres Teleskop an seinen Arbeitsplatz in zwölf bis 14 Kilometer Höhe zu transportieren braucht man schon einen Jumbo-Jet“. Den besorgte und modi-fizierte der Projektpartner NASA.
„Dies ist der sogenannte Bulkhead, darin ist das Teleskop befestigt“, sagt Dietmar Lilienthal und zeigt im Modell auf eine ringartige Verstärkung. Vorsichtig dreht er das darin aufgehängte Teleskop um die Längsachse. „Im Flug steuern die Wissenschaftler diese Bewegung aus der Passagierkabine“, erklärt Lilienthal. Die ist durch den Bulkhead vom Teleskopraum getrennt, denn der wird für die astronomischen Beobachtungen durch ein Rolltor nach außen geöffnet. Dann herrschen hier Temperaturen von minus 60 Grad Celsius bei sehr niedrigem Druck.

Blick geradeaus trotz Flugbewegung

Doch ein Flugzeug kann nicht still in der Luft stehen. Die Piloten müssen daher die Flugbahn so präzise wählen, dass das Zielobjekt während der sechs bis sieben Stunden Beobachtungszeit immer im circa 40 Grad großen Blickfeld des Teleskops bleibt. Ein Lageregelungssystem mit Such- und Nachführkameras gleicht letzte kleinere Abweichungen aus. „Durch diese Maßnahmen ist SOFIA nun in der Lage, eine Zwei-Euro-Münze in 25 Kilometer Entfernung über eine Stunde lang stabil im Visier zu halten“, erläutert Dietmar Lilienthal. Die im Flug auftretenden Erschütterungen durch Turbulenzen werden von Vibrationsisolatoren an der Aufhängung eliminiert.
Am Modell bringt Dietmar Lilienthal gerade die Spiegel in Position. „Besonders stolz sind wir natürlich auf den großen Primärspiegel. Durch wabenförmige Aus-fräsungen an der Rückseite konnten wir sein Gewicht um 85 Prozent senken“, erzählt der Raumfahrtmanager.
Der Primärspiegel lenkt die einfallende Strahlung über zwei weitere Spiegel in die Messgeräte und eine Kamera. Dabei werden die Strahlen aufgetrennt: In sicht-bares Licht und in Infrarotstrahlung. Sie offenbart den Wissenschaftlern Details von Himmelskörpern, die dem normalen Auge verborgen bleiben. Mit an Bord sind zwei Spektrometer aus Deutschland. Sie vermessen die einfallende Infrarotstrahlung und unterstützen dabei eine ganze Reihe von amerikanischen Messinstrumenten im Observatorium. Dietmar Lilienthal: „Durch die Kombina-tion aller Messinstrumente aus Deutschland und den USA kann SOFIA nahezu den ganzen Infrarotbereich untersuchen“.

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