SOFIA Blog | 04. Februar 2014

SOFIA startet in ein besonderes Jahr

Den Sommer 2014 wird SOFIA, das fliegende Infrarot-Observatorium von DLR und NASA, in Deutschland verbringen: Von Juni bis Oktober soll die modifizierte Boing 747 SP bei Lufthansa-Technik in Hamburg auf Herz und Nieren geprüft werden. Parallel zu diesem "Heavy Maintenance Visit" wird auch das "Gehirn" des Forschungsfliegers, das 2,7 Meter lange Teleskop zur Erkundung des Sternenhimmels, gewartet. Im restlichen Jahr sollen natürlich möglichst viele Wissenschaftsflüge stattfinden, damit SOFIA weitere Erkenntnisse über die Entwicklung von Milchstraßensystemen sowie die Entstehung und Entwicklung von Sternen und Sonnensystemen aus interstellaren Molekül- und Staubwolken gewinnen kann.

Vor so einem aus Projektmanagement-Sicht besonderen Jahr gibt es naturgemäß viel zu regeln - deshalb habe ich die vergangenen beiden Wochen in Palmdale (Kalifornien), dem Heimatstandort des Infrarot-Observatoriums, verbracht und umfangreiche Gespräche mit der NASA-Programmleitung von SOFIA und Lufthansa-Technik geführt. Die NASA hat ihre Programmorganisation umstrukturiert. Das betrifft auch die Einbindung der deutschen Partner (DLR Raumfahrtmanagement, Deutsches SOFIA-Institut (DSI) in Stuttgart und die beiden deutschen Instrumententeams von GREAT und FIFI-LS).

Nach dem US-amerikanischen Government-Shutdown Ende Oktober war das hochauflösende Spektrometer GREAT des Max-Planck-Instituts in Bonn und der Universität zu Köln in der letzten Januarwoche zum ersten Mal wieder bei einem Wissenschaftsflug im Einsatz. Für mich ergab sich so nach meinem bisher einzigen Mitflug bei einem der ersten Science-Flüge Ende 2010 die Gelegenheit, einen Beobachtungsflug live zu verfolgen. Besonders gespannt war ich auf die vielen Verbesserungen, die seitdem umgesetzt wurden.

Flug 140 startete planmäßig am 28. Januar 2014 um 17:30 Uhr Ortszeit von Palmdale aus zunächst Richtung Norden. Jeder Flug wird generell in ein Dutzend einzelner Strecken, so genannte „legs“, unterteilt. Auf den meisten „legs“ wird ein astronomisches Objekt beobachtet, zwischen 30 Minuten und vier Stunden. Das Flugzeug fliegt dabei eine leichte Kurve, um das Objekt trotz der Erdrotation immer im Gesichtsfeld des Teleskops zu halten. Am Anfang werden oft noch ein oder zwei legs geflogen, um die Optik zu justieren oder das Instrument zu kalibrieren. Das heißt, man beobachtet eine Quelle, deren Strahlungsintensität schon genau bekannt ist und eicht damit das Instrument für die restlichen Beobachtungen der Nacht.


Planung des Fluges Nr. 140 mit den einzelnen Teilstrecken ("legs"): Leg (9) zeigt z.B. um 05:49:25 Uhr (Universal Time, d.h. MEZ-1 Std.) das Ende der Beobachtung eines Objekts im Orion-KL Nebel an, leg (10) um 07:14:13 das Ende eines weiteren Objekts im Orion-Nebel.
Quelle: NASA.

Beim Start und bei den ersten legs, die das Flugzeug braucht, um die notwendige Höhe und den ersten Messpunkt zu erreichen, war ich noch im Cockpit, um mitzubekommen, wie die Piloten sich an den Flugverbotszonen vorbei manövrieren. Als ich zur Kalibration, diesmal durch Beobachtung des Planeten Jupiter, wieder zurück in die Kabine kam, sah ich sofort die betretenen Mienen der Wissenschaftler und Teleskop-Operateure. Nachdem ich meine Kopfhörer wieder angeschlossen hatte, erfuhr ich auch den Grund: Ein System, das die Daten der Nachführkameras des Teleskops überträgt, war ausgefallen. So waren keine Beobachtungen möglich. Da gab es leider nur noch eins: Den Flug abbrechen und zurück zum Heimatflughafen nach Palmdale: Return To Base.


Die gestrichelte Linie war die Planung für Flug Nr. 140, die grüne Linie zeigt den tatsächlichen Flugweg über Nordamerika: Nach dem Start in Palmdale (Kennung KPMD) ging es nach Norden bis nach Idaho und dann den gleichen Weg zurück nach Süden für das geplante Kalibrationsleg mit Jupiter. Aber schon in Nord-Nevada musste die Mission abgebrochen werden. Auf Flightaware.com können die SOFIA-Flüge unter der Kennung „NASA747“ live mitverfolgt werden.
Quelle: FlightAware.

Einen Tag später wurde das defekte System im Flugzeug ausgetauscht. Die Wissenschaftler entschieden, am Donnerstag, 30. Januar, den Flug mit den ursprünglichen Zielen nachzuholen

Am Donnerstagnachmittag dann erneut ein unerwartetes Problem: Eines der Klimaanlagen-Systeme des Flugzeugs, das zur Kühlung der Teleskophydraulik umgerüstet wurde, zeigte bei der Flugvorbereitung sporadische Ausfälle. Es wurde entschieden, dass dieses System von einem Ingenieur manuell kontrolliert und gesteuert werden sollte. Mit einer knappen Stunde Verspätung flogen wir dann doch noch los. Der Flugplan musste angepasst werden, um insbesondere die wichtige Kalibrierung am Jupiter durchzuführen, zu der es ja am Dienstag nicht mehr gekommen war.  SOFIA flog zunächst Richtung Norden bis knapp vor San Francisco, dann nach Westen auf den Pazifik raus und dann nach Süden. Alle waren erleichtert, dass dieses wichtige leg heute problemlos klappte und das deutsche GREAT-Instrument exzellente Daten bekam.


Tatsächliche Flugroute von SOFIA am 31. Januar 2014 (deutscher Zeit): Es geht deutlich weniger weit nach Norden, um trotz der einstündigen Verspätung das erste „Science leg“ Orion zur ursprünglich geplanten Zeit zu erreichen. Unten links liegen die hawaiianischen Inseln. Was die Crew im Cockpit zu Spekulationen veranlasste, ob man bei einem Abbruch im äußersten Westen nicht besser Hawaii als Palmdale anfliegt. Insbesondere so kurz vor dem Wochenende. Ein interessanter Gedanke, der aber schnell verfliegt, denn in dieser Nacht wird die geplante Route auch durchgeflogen.
Quelle: FlightAware.

Danach folgten vier Stunden lang ununterbrochene Beobachtungen von zwei Sternentstehungsgebieten im berühmten Orion-Nebel. Doch dann fiel einer der beiden Beobachtungskanäle im GREAT-Instrument aus. Auch das übliche Ein- und Ausschalten half an diesem Tag nicht weiter. Der Kanal blieb tot. Wahrscheinlich war es der „Lokal-Oszillator“, der das Referenzsignal erzeugt, mit dem das astronomische Signal vom Terahertz-Bereich in den Gigahertz-Bereich heruntergemischt wird. Nur so lassen sich die extrem schwachen Signale aus dem Weltall überhaupt so weit verstärken, dass man entsprechende Spektren gewinnt.

Also blieben nur Messungen mit dem M-Kanal, der bei 2,5 THz misst. Das Ergebnis bot ohne den zweiten Beobachtungkanal allerdings nur ein unvollständiges Bild. Eigentlich wollten die Wissenschaftler auf dem Rückweg die Galaxie M82 mit ihrer hohen Sternentstehungsrate untersuchen. Auch hier sollte die Messung einer speziellen Linie des Kohlenstoffs wichtige Hinweise auf die Geschwindigkeiten der ausströmenden Gase geben. Daraus wurde bei diesem Flug leider nichts mehr. Immerhin, auf dem Bild der empfindlichen Nachführkamera des Teleskops war die kürzlich explodierte Supernova in M82 deutlich zu erkennen, sie überstrahlte beinahe ihre Muttergalaxie.

In dieser Woche stehen noch drei weitere Flüge mit GREAT auf dem Programm. Darüber wird DLR-Kollege Dietmar Lilienthal berichten. Also: Stay tuned!

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