Gründlich renoviert kann das fliegende Observatorium Sofia seine Arbeit wieder aufnehmen. Seit zehn Jahren wird der deutsche Teil des Projekts vom deutschen Sofia-Institut in Stuttgart aus geleitet.
Stuttgart - Die gute Geburtstagsbotschaft hat Thomas Decher von der Lufthansa Technik in Hamburg mitgebracht: Der 1977 gebaute Jumbo 747 SP, in dessen Rumpf ein Infrarot-Teleskop eingebaut ist, erstrahlt wieder in neuem Glanz: Nachdem das Flugzeug im Zuge der alle sechs Jahre fälligen Generalüberholung im vergangenen halben Jahr zerlegt und wieder zusammengesetzt wurde, kann es ab Januar wieder seine wissenschaftlichen Flüge aufnehmen. Dann will das Deutsche Sofia Institut (DSI) richtig loslegen: Seit genau zehn Jahren ist es für den deutschen Anteil des Projekts verantwortlich und koordiniert damit auf deutscher Seite den wissenschaftlichen Betrieb des fliegenden Stratosphären-Infrarotteleskops Sofia.
Zwar sind Turbulenzen bei solchen Großprojekten an der Tagesordnung, doch den Stratosphären-Jumbo hat es von Anfang an immer wieder besonders stark gebeutelt. Ganz bitter war im vergangenen März die Ankündigung, wonach die US-Raumfahrtbehörde Nasa das Projekt drastisch kürzen wollte, um Geld zu sparen. Und das, obwohl nach langen Jahren der Planung, des Baus und der Testflüge endlich der dauerhafte wissenschaftliche Routinebetrieb nahte: Im Juni erklärte die Nasa das Projekt offiziell für einsatzfähig, ein wichtiger Schritt, der mit dem Start einer Weltraummission vergleichbar ist.
Zu dieser Zeit keimte bei den Sofia-Wissenschaftlern wieder Hoffnung, weil sich die Nasa-Offiziellen vorsichtig optimistisch zeigten, dass es doch weitergeht. Vorangegangen war eine intensive, von deutscher wie amerikanischer Seite getragene Kampagne zur Rettung des Observatoriums. So hatte sich ein Haushaltskomitee des Repräsentantenhauses für Sofia ausgesprochen.
Budget für ein Jahr gesichert
Offiziell ist die Mission indes immer noch nicht in trockenen Tüchern. Allerdings sei das Budget für das kommende Jahr gesichert, betonte Eddie Zavala, der als Sofia-Nasa-Programmmanager zum zehnjährigen DSI-Jubiläum aus den USA angereist war. Doch wie es danach weitergehe, müsse man noch sehen, schließlich werde das Nasa-Budget jedes Jahr neu verhandelt. Die deutsche Seite will auf jeden Fall weitermachen – und hofft auf einen langen Betrieb: „Wir haben uns darauf verständigt, in fünf Jahren eine wissenschaftliche Begutachtung durchzuführen“, berichtet DSI-Chef Alfred Krabbe.
Eine gute Voraussetzung, den Betrieb des Teleskops langfristig zu sichern, sind wissenschaftliche Ergebnisse. Unerlässlich hierfür sind die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Ausrüstung sowie die beeindruckenden technischen Möglichkeiten des Teleskops samt der angeschlossenen Messinstrumente. „Das Flugzeug ist extrem gut“, schwärmt Eddie Zavala und betont: „Es hat seine Leistungsfähigkeit demonstriert.“ Und auch die deutsche Projektkoordination bedenkt er mit wohlwollenden Worten: „Ich habe vollstes Vertrauen, dass das DSI seine Arbeit in exzellenter Weise fortführen wird.“
Bereits in der Zeit vor der Generalüberholung nahm die Zahl der wissenschaftlichen Flüge stetig zu. Im kommenden Jahr nun rechnen die Verantwortlichen mit annähernd 80 Flügen, danach sind rund drei Flüge pro Woche geplant. Außerdem will man, wie schon 2013, wieder nach Neuseeland. Von dort aus lässt sich bei Flügen in die Nähe der Antarktis der Südhimmel hervorragend beobachten – „fast wie im Weltall“, sagen die Astronomen. „Alle schwärmen von dieser Mission“, berichtet Krabbe. Für die jetzt geplante zweite Mission hat das Team aufgerüstet: Nun sollen zwei Messinstrumente zum Einsatz kommen.
Vorerst das einzige Infrarot-Observatorium
Ein gutes Argument für Sofia ist auch die Tatsache, dass auf lange Sicht kein anderes Teleskop im Weltall dessen Messmöglichkeiten im fernen Infrarotbereich, also bei Wellenlängen zwischen 30 und 300 Mikrometer, abdeckt. Und von der Erde aus verhindert die oberflächennahe Atmosphäre eine effiziente Forschung, weil vor allem der Wasserdampf das Infrarotlicht aus dem All weitgehend abfängt. Auch im mittleren Infrarotbereich, also bei Wellenlängen von fünf bis 30 Mikrometer, wird es laut Krabbe erst in fünf bis sechs Jahren Konkurrenz für Sofia geben. Dann soll mit der milliardenteuren James-Webb-Mission ein entsprechendes Teleskop im All stationiert werden.
Hinzu kommt, dass der Teleskop-Jumbo bei Bedarf schnell zu einem ganz bestimmten Einsatzort dirigiert werden kann. Dieser große Vorteil zeigte sich im Juni 2011, als Pluto vor einem fernen Stern vorbeizog. Von seiner Position über dem Pazifik aus konnte Sofia vor dem Licht des vorbeiziehenden Sterns die erste Messung der dünnen Plutoatmosphäre vornehmen.
Vorteile gegenüber Satelliten im All
Für Jürgen Stutzki, Astronomieprofessor an der Uni Köln, bieten flugzeugbasierte Teleskope ohnehin einen erheblichen Vorteil gegenüber Geräten, die im Weltall stationiert sind: Sie lassen sich kontinuierlich verbessern und aufrüsten. Bei Sofia könne man heute weitaus genauere und zudem viel schnellere Messungen vornehmen als zu Beginn des Projekts. „So lässt sich die Flugzeit viel besser ausnutzen“, betont Stutzki.
Daher ist es nur folgerichtig, dass mit der Optimierung der Messtechnik auch spannende wissenschaftliche Ergebnisse zu erwarten sind. Wohin dabei die Reise geht, zeigt ein soeben in der Fachzeitschrift „Nature“ publizierter Artikel über die Altersbestimmung von Sternentstehungsregionen. Dabei ging es um ein bestimmtes Gebiet im Sternbild Ophiuchus, das 400 Lichtjahre entfernt ist. In dieser Region bilden sich Sterne aus kalten, dichten Gas- und Staubwolken. Das Ablesen einer chemischen Wasserstoffuhr, die nur mit der neuesten Sofia-Technologie möglich ist, ergab für dieses Gebiet ein Alter von mindestens einer Million Jahre – wesentlich mehr, als bisherige Theorien annahmen. Für diese ganz besondere Altersdatierung lieferten zwei Observatorien wichtige Daten: Für den Millimeterbereich war das in den Anden stationierte Teleskop Apex zuständig, die Infrarotsignale bei 219 Mikrometer kamen von Sofia.
Lehrer dürfen mitfliegen
Bei solch beeindruckenden Ergebnissen sollte die Zukunft des Stratosphärenteleskops zumindest für die nächsten Jahre gesichert sein – zumal der Sofia-Jumbo jetzt grundüberholt für weitere sechs Jahre ans Werk gehen kann. Auch viele Lehrer hoffen, dass die Mission fortgeführt wird. Das Projekt bietet nämlich die Chance, dass Lehrer als Multiplikatoren mitfliegen können. Bisher hatten sechs Lehrkräfte die Gelegenheit – und waren hellauf begeistert. „Die zehn Stunden vergingen wie im Flug“, berichtet Olaf Hofschulz, Physiklehrer in Berlin, von seinem Besuch im „fliegenden Lehrerzimmer“. Und er schwärmt von der Stimmung an Bord und der „Topbetreuung“ durch die Forscher. Wenn man ihm so zuhört, hat man keine Zweifel, dass er seine Begeisterung für Astronomie auch auf seine Schüler übertragen kann. Und das ist auch ein wichtiges Ziel des Sofia-Projekts.
Das fliegende Observatorium
Sofia
Die Abkürzung steht für Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie. Die US-Raumfahrtbehörde Nasa betreibt das Projekt zusammen mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt sowie der Uni Stuttgart. 80 Prozent der Kosten übernehmen die Amerikaner, 20 Prozent die Deutschen.
Flugzeug
Das 2,7-Meter-Teleskop ist in einem umgebauten Jumbojet 747 SP installiert. Während des Fluges kann im hinteren Teil des Flugzeugs eine Tür geöffnet werden, hinter der das Teleskop steht. Mit dem Jumbo können die Astronomen in 13 bis 14 Kilometer Höhe und damit weit über den störenden Wolken und dem Wasserdampf der unteren Atmosphäre fliegen. So kann das Riesenfernrohr weitgehend ungehindert ins All blicken.
Forschung
Der wichtigste deutsche Beitrag zu diesem Projekt ist das Infrarot-Teleskop. Damit wollen die Astronomen vor allem das infrarote Licht erforschen, das von Sternen und Galaxien in den Tiefen des Alls ausgestrahlt wird. Sie wollen damit vor allem junge Sterne und Planetensysteme beobachten.
Koordination
Das deutsche Sofia Institut (DSI) an der Universität Stuttgart koordiniert auf deutscher Seite den wissenschaftlichen Betrieb. Es hat jetzt das zehnjährige Jubiläum seines Bestehens gefeiert.