Als Leiter des Osnabrücker Planetariums ist Dr. Andreas Hänel ohnehin immer ganz nah an den Sternen. Bei einem ganz speziellen Forschungsflug in Kalifornien konnte der Wissenschaftler vor ein paar Wochen allerdings den Sternen einige tausend Meter näher kommen als es ihm bislang möglich war.

Dr. Andreas Hänel ist seit 1986 Leiter des Planetariums im Museum am Schölerberg und seit 1993 Lehrbeauftragter im Fach Astronomie der Universität Osnabrück.
Unter dem Motto „Wissenschaft erleben – Wissenschaft vermitteln“ konnte Hänel im Mai gemeinsam mit anderen Lehrkräften an einem Forschungsflug an Bord der fliegenden Sternwarte SOFIA teilnehmen. Andreas Hänel berichtete von dem besonderen Erlebnis, über das er als SOFIA Botschafter seinen Schülern und Studenten noch viel erzählen wird.
Sein Ziel ist das Interesse an der Astronomie den Schülerinnen und Schülern und Besuchern des Planetariums zu vermitteln und so hatte er sich auf eine Fortbildung fernab der Heimat eingelassen.

Über Stuttgart zur NASA nach Palmdale

Bereits Wochen vor dem Mitflug fand in Stuttgart ein Vorbereitungstreffen für den Flug mit der weltweit einzigen fliegenden Sternwarte statt.
Dann ging es via Los Angeles im Kalifornien weiter nach Palmdale, zum Standort von SOFIA. Von dort startet das fliegende Labor regelmäßig seit 2010.

In Kalifornien angekommen, konnten die teilnehmenden Lehrkräfte die Labore und den Hangar auf dem NASA Gelände besichtigen und mussten sie sich in einem Egress-Training mit dem Umgang mit Schwimmwesten, unterschiedlichen Sauerstoff-Versorgungssystemen und Funkgeräten vertraut machen.

Sofia Flightplan, Source FlightAware
Der Flugplan von SOFIA in der Nacht vom 25. auf den 26. Mai 2017
(Quelle FlightAware).

Nach einer weiteren Sicherheitsbelehrung an Bord startete SOFIA am Mittwoch, den 25. Mai 2017 um 20:03 Uhr, direkt nach Sonnenuntergang in Richtung Westen und drehte gleich nach Nordosten ab. Das Zickzack-Muster der Flugroute wird durch die zu beobachtenden Objekte am Himmel bestimmt. Bei 37000 Fuß (11278 Meter) Flughöhe betätigte der Flugingenieur vom Cockpit den Schalter zum Öffnen des am Rumpf linksseitig angebrachten Tors und für die Insassen unmerklich öffnete sich langsam das etwa vier mal sechs Meter große Teleskop Tor.
Die Teleskopsektion ist durch ein Druckschott von der übrigen Kabine getrennt, in der neben der dreiköpfigen Cockpitbesatzung bis zu 15 Wissenschaftler, Techniker und Beobachter arbeiten.

Das „Life Support System“ immer am Mann tragend konnten die Pädagogen die Messungen und die Arbeit der Wissenschaftler an Bord verfolgen und auch einen kurzen Blick ins Cockpit werfen.

SOFIA ist auch Hightech Made in Germany

Das Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie (SOFIA) ist ein fliegendes Teleskop, welches die NASA in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) für Infrarotastronomie entwickelt hat.
Dafür wurde an Bord einer umgebauten Boeing 747SP ein Spiegelteleskop installiert. SP bedeutet „special performance“, der Flugkörper ist kürzer und speziell für längere Flugstrecken ausgelegt.

SOFIA Boeing 747SP
Das fliegend Teleskop hat einen effektiven Spiegeldurchmesser von 2,5 m (gesamt 2,7m) an Bord einer umgebauten Boeing 747SP (Bild- Uni Kassel)

Das SOFIA-Teleskop wurde im Auftrag des DLR von den Firmen MT-Mechatronics (früher: MAN) und Kayser-Thiede entwickelt. Da es während der Messungen auf Luftkissen gebettet ist, vibriert die tonnenschwere Anlange selbst nicht, „nur“ das Flugzeug an sich. Der Flug fand lediglich 1-2 km über einem normalen Linienflug also in etwa 13km Höhe (43.000 Fuß) statt, trotzdem war Andreas Hänel froh darüber in der ersten Nacht einen Pullover und eine Fleecejacke dabei gehabt zu haben, da es dort oben in der Nacht fürchterlich kalt gewesen ist.

Geflogen wird oberhalb von Verkehrsflugzeugen

Der Hauptspiegel des SOFIA Teleskops hat einen Durchmesser von 270 Zentimetern und eine – durch die Abschattung (Obstruktion) der beiden kleineren Spiegel – effektive Öffnung von 250 Zentimetern. Das mit Rahmen, Lagern und Zusatzinstrumenten rund 17 Tonnen schwere Teleskop wurde nach Transport durch ein Airbus-Beluga-Flugzeug im Februar 2004 installiert.
Das Teleskop ist fokusseitig ständig zugänglich. Objektivseitig herrscht jedoch der niedrige Außendruck und 210…230 Kelvin Kälte.

Für die richtige Einstellung sorgt im Wesentlichen der entsprechende Steuerkurs des Flugzeugs, das Teleskop sieht per Zahnkranzantrieb gesteuert mit 15-70° Elevation nur backbordseitig (= links) aus dem Flugzeug und kann mit Linearmotoren +/–3° weit feinjustiert werden.

Die Flughöhe ist aus verschiedenen Gründen notwendig, zum einen vermeidet es die Konflikt mit den Flugrouten der Linienflüge, zum anderen erreicht SOFIA auch so eine Höhe, die über der Tropospähre liegt, so dass sie ihre Messungen mit Infrarotstrahlung durchführen kann, ohne vom Wasserdampf gehindert zu werden.

SOFIA muss auch militärische Gebiete umfliegen, bzw die nötige Erlaubnis zum Überflug muss eingeholt werden, so dass Abweichungen, auch aus technischen Gründen, immer eine neue Flugberechnung notwendig machen, die zwischen Pilot und Wissenschaftlichen abgestimmt werden.

SOFIA, mit dem Infrarotteleskop an Bord, hat den Vorteil das sie oberhalb der Troposphäre, die einen Großteil der Infrarotstrahlung absorbiert, fliegen kann. Zudem sind die Kosten für die Wartung geringer, verbesserte Technik kann leichter nachgerüstet werden als in Teleskopsatelliten. Im Gegensatz zu Teleskopsatelliten, bei denen der Kühlmittel nach wenigen Jahren erschöpft ist, ist bei Sofia eine Betriebsdauer von 20 Jahren geplant.

SOFIA Boeing 747
Das fliegende Teleskop hinter der „Klappe“ im Rumpf der Boeing 747SP (Foto: Universität Stuttgart).

Schwerpunkt der wissenschaftlichen Zielsetzung ist die Erforschung der Entwicklung von Milchstraßensystemen sowie die Entstehung und Entwicklung von Sternen und Sonnensystemen aus interstellaren Molekül- und Staubwolken.
Der besondere Vorteil eines fliegenden Teleskops ist die Durchlässigkeit der Erdatmosphäre für Infrarotstrahlung auf Höhe des in 13 km Flughöhe.

Orion NASA
Orion mit Infrarot betrachtet
Bild NASA/IRAS

SOFIA untersucht verschiedene Arten Astronomischer Objekte und Phänomene, aber die meist interessierten sind:

  • die Geburt und der Tod von Sternen
  • Formation neuer Sonnsysteme
  • Identifikation Komplexer Moleküle in All
  • Planeten, Kometen, und Asteroiden des Sonnensystems
  • Nebel, und Staub in Galaxien
  • schwarze Löcher im Zentrum der Galaxien

Internationale Zusammenarbeit funktioniert

Fasziniert hat Dr. Andreas Hänel an dem deutsch-amerikanischen Projekt mit internationaler wissenschaftlicher Beteiligung die gute Zusammenarbeit, trotz unterschiedlicher Maßsysteme.
SOFIA hat die Aufgabe das für das Auge nicht Erkennbare doch ein Stück erkennbarer zu machen und so der Antwort auf diese Frage aller Fragen ein Stück näher zu kommen, weitere Informationen zu dem Flug von Andreas Hänel auf seinem Blog, wo er auch dem Phänomen der Lichtverschmutzung näher auf den Grund geht. Anhand von Aufnahmen der Städte aus großer Höhe ist aufgrund weißlicher Beleuchtung LED und gelblicher Beleuchtung – Natrondampfbeleuchtung die verwendete Energieart erkennbar, jedoch sind einige Städte auf gelbliche LED Beleuchtung umgestiegen, so dass die Unterscheidung nicht mehr so simpel scheint.

Dr. Andreas Hänels Blog:
http://infrarotastro.blogspot.de