Samolot teleskopowy Boeing 747SP: jak statek Starship Enterprise wylądował na zawsze

Latające laboratorium to wspólny projekt niemieckiej i amerykańskiej agencji kosmicznej (DLR, NASA). Jej działalność rozpoczęła się w 2010 roku. Po 12 latach podpisano umowę o zakończeniu lotów, których utrzymanie kosztowało 85 milionów dolarów rocznie.


Obie agencje kosmiczne zgodziły się z zaleceniami Rady Narodowej Amerykańskiej Akademii Nauk. To on decyduje, na jakie środki z budżetu badawczego zostaną przeznaczone w najbliższej dekadzie. Dyskusje na temat zamknięcia projektu toczyły się od 2014 roku, ale obserwatorium stratosferyczne miało wówczas trudności finansowe. Jednak projekt realizowany dalej samolotem, wydany w 1977 r., został zamknięty 29.09.2022 września XNUMX r.

Po co eksplorować kosmos z samolotu?

Pierwsze pytanie, które się pojawia, brzmi: dlaczego jest to konieczne? Istnieją teleskopy naziemne i orbitalne (Hubble). Jednak za pomocą tego pierwszego możliwe jest badanie tylko określonego sektora niebieskiego i w ściśle określonym przedziale czasu. Ale główną zaletą teleskopu na pokładzie liniowca jest to, że leci nad ogromną masą pary wodnej, która unosi się z troposfery i pochłania promieniowanie podczerwone.


Jeśli chodzi o teleskop orbitalny, kolos trzeba przenieść, aby zbadać konkretny obszar nieba. A zrobienie tego w kosmosie wcale nie jest łatwe. Za pomocą obserwatorium lotniczego możliwe staje się sfotografowanie pożądanego fragmentu nieba w dowolnym momencie.

Na przykład w 2011 roku zaćmienie Plutona można było obserwować jedynie z samolotu: w tamtym czasie w jedynym obserwatorium na Ziemi, które umożliwiło uchwycenie rzadkiego zjawiska. Laboratorium pokładowe można nazwać także „opcją rezerwową” na wypadek awarii teleskopu orbitalnego.


Obserwatorium na pokładzie samolotu nie jest narażone na śmieci kosmiczne.

Pionierzy obserwatoriów powietrznych

W 1965 roku astronom J. Kuiper po raz pierwszy zdecydował się obserwować Wenus w podczerwieni z wąskokadłubowego samolotu Convair CV-990. Trzy lata później amerykański fizyk F. Lowe badał Jowisza przez swój dwunastocalowy teleskop umieszczony na samolocie Learjet. Przekonana o obietnicy takich badań, w 1969 roku NASA zaczęła rozwijać projekt KAO, tłumaczony jako „Kuiper Airborne Observatory” (nazwany na cześć pioniera). Do realizacji pomysłu wykorzystano samolot C-141, na którym umieszczono teleskop o średnicy 36 cali (91,44 cm).


Dzięki KAO odkryli pierścienie wokół Urana i zbadali atmosferę Plutona. Żywotność latającego laboratorium dobiegła końca w 1995 roku. Ale już w 1984 roku NASA opublikowała projekt wyposażenia Boeinga 747 w teleskop o średnicy 3 m Niemcy przyłączyli się do pomysłu, obiecując sfinansować 20% kosztów. Umowa została podpisana w 1996 roku. Projekt nazwano „Sofia”.


Obserwacje ciał niebieskich prowadzono z wysokości 13 km: powstałe zdjęcie było jakością zbliżoną do zdjęcia z teleskopu orbitalnego.

O samolocie projektu SOFIA

To Boeing 747SP - skrócona wersja samolotu pasażerskiego 747-200. Model wprowadzono w 1973 r. Oprócz zmniejszonego nadwozia samolot otrzymał lekkie skrzydła i uproszczoną do nich mechanizację. Zmniejszenie masy o 20 ton przy tych samych czterech silnikach pozwoliło Boeingowi latać wyżej i z większymi prędkościami.


Właśnie taka maszyna doskonale nadawała się do misji SOFIA. Liner unosi około 13% unoszącej się pary wodnej na wysokości 99 km. Samolot o numerze N747NA jest użytkowany jako regularny samolot pasażerski od 1977 roku.


W 1986 r. został odsprzedany innemu przewoźnikowi lotniczemu, a w 1995 r. wysłany na składowanie. W 1997 roku samochód został reaktywowany i przejęty przez NASA. W następnym roku rozpoczęto przebudowę samolotu na „latający teleskop”.


Przede wszystkim zainstalowali nieporęczne drzwi, które można było zamknąć (otworzyć) bezpośrednio podczas lotu. Za nim znajduje się teleskop lustrzany o średnicy 2,5 m, a także przeciwwagi i stabilizatory, które zapewniają urządzeniu stabilność podczas obserwacji.


Kabina została ponownie wyposażona, aby naukowcy mogli pracować w locie. Pierwszy samolot badawczy wzbił się w niebo w 2010 roku. Wtedy możliwe było sfotografowanie jąder galaktyki M82 i Jowisza.

Projekt teleskopu

To lustro o średnicy 2,7 ​​m, które gromadząc światło, skupia je. Powierzchnia odblaskowa, wykonana z aluminium, jest starannie oszlifowana i wklęsła.


Strumień światła trafia w zwierciadło główne, następnie w przednią krawędź teleskopu i w końcu w płaszczyznę ogniskowej, w której znajduje się urządzenie rejestrujące.


Lustro bazuje na kompozycie szklano-ceramicznym o nazwie Zerodur. Jest to interesujące, ponieważ ma rozszerzalność cieplną równą zeru. Kolejny odbłyśnik wykonany jest z węglika krzemu. Polerowanie luster trwało kilka miesięcy!

Powrót do projektu

Listę można ciągnąć bardzo długo: w czasie istnienia latającego obserwatorium na pokład weszły tysiące naukowców. I każdy z nich odkrył coś nowego. Ograniczmy się do badań najistotniejszych.


W 2015 roku zmierzono zawartość tlenu atomowego na Marsie. Pozwoliło to zrozumieć, że planeta jest dość „przyjazna” dla podziemnych drobnoustrojów. W tym samym roku za pomocą pokładowego teleskopu możliwe było badanie planet znajdujących się poza Układem Słonecznym. Początkowo uważano, że projekt SOFIA nie jest w stanie tego zrobić.

Odkryto również, że komety zawierają wodę podobną do tej na Ziemi. Okazało się, że atmosfera Plutona jest znacznie silniejsza, niż wcześniej sądzono. W 2020 roku powstał raport o istnieniu cząsteczek wody po stronie Księżyca zwróconej w stronę Ziemi.

Zamknięcie

Kłopoty finansowe towarzyszyły projektowi od samego początku. Na rok przed pierwszym lotem przydzielona kwota wzrosła z szacunkowych 185 do 330 milionów „zielonych”. W ciągu pierwszych 5 lat badań wydano prawie 614 mln dolarów zamiast planowanych 265 mln dolarów. Potem „kula śnieżna” tylko rosła. Po raz pierwszy latające obserwatorium zostało prawie zamknięte w 2014 roku: Amerykanie zażądali od Niemców zwiększenia finansowania.


Okazało się na przykład, że godzina lotu kosztuje 100 tysięcy dolarów. Niemniej jednak amerykańscy ustawodawcy poparli projekt i do 2015 roku przyznano pieniądze. Szef misji SOFIA stwierdził nawet, że obserwatorium będzie działać do 2014 roku. Jednak „grzmot nadal uderzył”: w 2020 roku Donald Trump przedstawił projekt budżetowy, który nie zapewnił pieniędzy SOFII. W następnym roku Krajowa Rada Akademii Nauk zaleciła NASA zaprzestanie dalszego korzystania z latającego laboratorium.

Podano także powód ochłodzenia zainteresowania projektem: wskazano, że poziom badań naukowych nie jest współmierny do wysokości dofinansowania. Krótko mówiąc, za te pieniądze można było zrobić więcej. Jako przykład podano inne programy, które wykazały wysoki poziom badań przy podobnym finansowaniu. Pomimo protestów amerykańskich i niemieckich naukowców projekt został zamknięty.


W 2022 roku samolot wykonał 144 loty, po raz ostatni wznosząc się w przestworza 28 września. Latające obserwatorium zostało wysłane do Muzeum Lotnictwa Stanu Arizona. Unikalny sprzęt zostanie wykorzystany do innych badań. Możliwe jednak, że zostawią go w muzeum.