Fliegende Sternwarte Sofia Nun wird die Ernte eingefahren

In 13 Kilometern Höhe wird das Tor der fliegende Sternwarte  geöffnet, damit die Astronomen mit dem 2,7-Meter-Teleskop die Infrarotstrahlung ferner Himmelsobjekte erkunden können. In einer Bildergalerie geben wir Eindrücke von einem nächtlichen Forschungsflug mit Sofia. Foto: Nasa 11 Bilder
In 13 Kilometern Höhe wird das Tor der fliegende Sternwarte geöffnet, damit die Astronomen mit dem 2,7-Meter-Teleskop die Infrarotstrahlung ferner Himmelsobjekte erkunden können. In einer Bildergalerie geben wir Eindrücke von einem nächtlichen Forschungsflug mit Sofia. Foto: Nasa

Nach einigen Mühen absolviert das fliegende Stratosphärenteleskop Sofia aus Stuttgart nun ein intensives Arbeitsprogramm – und erkundet dabei bisher unbekannte Welten.

Wissenschaft: Klaus Zintz (Zz)
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Stuttgart - Alfred Krabbe ist hell begeistert: „Das hat noch niemand gesehen!“ Dabei zeigt der Astronom und Leiter des deutschen Sofia-Instituts auf den Bildschirm vor ihm. Dort spiegeln Grafiken, rote und grüne Flecke sowie viele Zahlen augenfällig die große Datenflut an, die das große Spiegelteleskop liefert, das im hinteren Teil des Flugzeugrumpfes untergebracht ist. Krabbes ganze Aufmerksamkeit gehört den bisher unbekannten Signalen aus dem Infrarotbereich, die aus dem Sternbild des Orion das fliegende Stratosphärenteleskop Sofia erreichen, das in einem umgebauten Jumbojet 747 SP über den USA einen nächtlichen Forschungsflug absolviert.

Um 21.18 Uhr Ortszeit war der Flieger von der kalifornischen Stadt Palmdale aus gestartet, einem bekannten Standort der US-Weltraumbehörde Nasa. Schon bald kam die Anfrage der Missionsleitung an die Piloten: „Können wir das Teleskop ausfahren?“ Die raten nach einem prüfenden Blick in die Dunkelheit noch zum Abwarten: Eine dünne Wolkenschicht könnte das Teleskop mit zu viel Feuchtigkeit belasten. Als dann wenig später das drei auf vier Meter große Tor hochgefahren wird, hinter dem sich das Teleskop mit einem Spiegeldurchmesser von 2,7 Meter im hinteren Teil des Jumbos verbirgt, ist an Bord nichts zu spüren: Die durch den offenen Rumpf entstehenden Luftwirbel bereiten weder dem Teleskop noch dem Flugzeug größere Probleme.

Die aber hat dann umgehend Oliver Zeile, der bei diesem Flug für die Technik rund um das Teleskop zuständig ist. Das bleibt nämlich dunkel – es liefert keine Daten. Intensiv sucht Zeile nach dem Fehler, geht die Checklisten durch, berät sich über Satellitentelefon mit Fachkollegen am Boden. Nach endlos erscheinenden Minuten ist der Fehler – ein Netzwerkproblem – eingekreist und kann auch umgehend behoben werden. Oliver Zeile ist erleichtert, ging doch trotz der Verzögerung keine wertvolle Beobachtungszeit für die Wissenschaftler verloren. Angesichts der 50.000 bis 70.000 Euro, die eine Sofia-Beobachtungsstunde kostet, ist leicht nachzuvollziehen, dass bei jedem Flug eine kompetente Technikmannschaft mit an Bord ist.

Zickzackflug über die USA Richtung Milchstraße

Nun aber steht dem etwa achtstündigen Forschungsflug mit vielen astronomischen Glanzpunkten nichts mehr entgegen. Dabei absolviert der Jumbo zeitweise einen richtigen Zickzackflug über dem Westen der USA und fliegt dann etwa entlang der kanadischen Grenze und der Pazifikküste wieder zurück nach Palmdale. Dabei stehen unterschiedlich lange Beobachtungszeiten für die verschiedenen Projekte zur Verfügung, die in einem wissenschaftlichen Wettbewerb ausgewählt wurden. Ziele bei diesem Flug waren die Andromedagalaxie (M31), die Walgalaxie (NGC4631-1), das Interstellare Medium der Milchstraße, das Sternentstehungsgebiet M42 im Orionnebel und am Ende des Fluges der Mars.

Während der Beobachtungszeit werden die Photonen, die der Teleskopspiegel auffängt, an ein Spektrometer weitergeleitet, das auf der anderen Seite der Teleskopachse im Innern des Flugzeugs angeschraubt ist. FIFI-LS heißt es, was für abbildendes Ferninfrarot-Linien-Spektrometer (Field-imaging Far-infrared Line Spectrometer) steht. Wie es funktioniert, beschreibt Krabbe so: „Es ist eines der wenigen astronomischen Instrumente, das ähnlich wie das menschliche Auge funktioniert und Konturen eines Objektes gleichzeitig in seinen verschiedenen Farben wahrnehmen kann.“

Ab 1997 wurde FIFI-LS über viele Jahre hinweg am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching entwickelt. 2011 übernahm dann das Institut für Raumfahrtsysteme der Uni Stuttgart die weiteren Arbeiten, bis das Instrument 2013 erstmals bei Sofia mitflog. Seit 2012 ist Alfred Krabbe für das Gerät verantwortlich und damit auch für dessen Zulassung im Rahmen des Sofia-Projekts. Die Zertifizierung ist nun abgeschlossen – und auch der amerikanische Chef des Sofia-Projekts, Eddie Zavala, ist voll des Lobes über die Fähigkeiten des Instruments und bescheinigt FIFI-LS eine „exzellente Perspektive“.

Bahnbrechende Forschungsergebnisse

Im kommenden Beobachtungszyklus soll das Instrument intensiv eingesetzt werden – zusammen mit den anderen Detektoren, die Sofia tiefe Einblicke in neue, bisher unbekannte Welten ermöglichen. Nach der langen technischen Entwicklungszeit, der tief greifenden Renovierung des Fliegers im Jahre 2014 sowie den mehrfachen, teilweise heftigen Turbulenzen um die Finanzierung des Projekts (siehe die StZ-Berichte hier und hier) sehen die Wissenschaftler nun endlich die Chance gekommen, in Ruhe die Ernte ihrer langjährigen Mühen einfahren zu können. Schon bisher wurden mit Hilfe von Sofia teils bahnbrechende Forschungsergebnisse erzielt, etwa über das Alter von Sternentstehungsgebieten, über Kometen sowie über Supernovae, aber auch über nähere Himmelskörper wie etwa die Atmosphäre von Pluto (siehe Artikel auf Seite 3).

Auch auf diesem Flug stoßen Alfred Krabbe und seine Kollegen dank der Daten aus dem Infrarotbereich immer wieder auf neue, bisher unbekannte Phänomene. Mit normalen Teleskopen sind manche Strukturen eben nicht zu sehen, weil sie von undurchsichtigem interstellarem Staub verdeckt sind. So könnten sich beispielsweise bei einer späteren genauen Analyse manche Daten aus dem Infrarotbereich als Hinweise auf bisher unbekannte Gasströme interpretieren lassen. Am Ende des Fluges ist Alfred Krabbe jedenfalls hochzufrieden: „Wir haben heute 105 Prozent erreicht.“

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