Observatório Estratosférico para Astronomia Infravermelha - Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy
 SOFIA com a porta do telescópio aberta em vôo.
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| Nomes alternativos | SOFIA 
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| Organização | NASA / DLR / USRA / DSI | ||
| Localização | Aeroporto de Palmdale (quase todo o ano); Aeroporto Internacional de Christchurch (por cerca de 2 meses por volta de junho / julho) | ||
| Coordenadas | 43 ° 29 22 ″ S 172 ° 31 56 ″ E / 43.48944 ° S 172.53222 ° E Coordenadas: 43 ° 29 22 ″ S 172 ° 31 56 ″ E / 43.48944 ° S 172.53222 ° E | ||
| Altitude | solo: 702 m (2.303 pés); aerotransportado: 13,7 km (45.000 pés) | ||
| Local na rede Internet |
SOFIA Science Center NASA SOFIA DLR SOFIA DSI |
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| Telescópios | |||
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.svg)  Localização do Observatório Estratosférico para Astronomia Infravermelha | |||
 Mídia relacionada no Wikimedia Commons
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O Observatório Estratosférico para Astronomia Infravermelha ( SOFIA ) é um projeto conjunto 80/20 da NASA e do Centro Aeroespacial Alemão (DLR) para construir e manter um observatório aerotransportado . A NASA concedeu o contrato para o desenvolvimento da aeronave, operação do observatório e gerenciamento da parte americana do projeto para a Universities Space Research Association (USRA) em 1996. O DSI (Deutsches SOFIA Institut) gerencia as partes alemãs do projeto que são principalmente relacionados à ciência e ao telescópio. O telescópio SOFIA viu a primeira luz em 26 de maio de 2010. SOFIA é o sucessor do Kuiper Airborne Observatory . Durante voos noturnos de 10 horas, ele observa campos magnéticos celestiais, regiões de formação de estrelas, cometas, nebulosas e o centro galáctico .
Instalação
O SOFIA é baseado em uma aeronave de corpo largo Boeing 747SP que foi modificada para incluir uma grande porta na fuselagem traseira que pode ser aberta em vôo para permitir um acesso telescópio refletor de 2,5 m (8,2 pés) de diâmetro para o céu. Este telescópio é projetado para observações astronômicas infravermelhas na estratosfera em altitudes de cerca de 12 quilômetros (41.000 pés). A capacidade de voo do SOFIA permite que ele se eleve acima de quase todo o vapor d'água da atmosfera terrestre, o que impede que alguns comprimentos de onda infravermelhos atinjam o solo. Na altitude de cruzeiro da aeronave, 85% do alcance infravermelho completo estará disponível. A aeronave também pode viajar acima de quase qualquer ponto da superfície da Terra, permitindo a observação dos hemisférios norte e sul.
Os voos de observação são realizados três ou quatro noites por semana. O Observatório SOFIA é baseado no Armstrong Flight Research Center da NASA no Aeroporto Regional de Palmdale , Califórnia, enquanto o SOFIA Science Center está baseado no Ames Research Center , em Mountain View, Califórnia.
O telescópio
O SOFIA usa um telescópio refletor de 2,5 m (8,2 pés) , que possui um espelho primário superdimensionado de 2,7 m (8,9 pés) de diâmetro, como é comum com a maioria dos grandes telescópios infravermelhos. O sistema óptico usa um design de refletor Cassegrain com um espelho primário parabólico e um secundário hiperbólico configurável remotamente . Para encaixar o telescópio na fuselagem, o primário tem o formato de um número f tão baixo quanto 1,3, enquanto o layout óptico resultante tem um número f de 19,7. Um espelho plano, terciário e dicróico é usado para desviar a parte infravermelha do feixe para o foco Nasmyth, onde pode ser analisado. Um espelho óptico localizado atrás do espelho terciário é usado para um sistema de orientação da câmera.
O telescópio olha para fora de uma grande porta a bombordo da fuselagem perto da cauda do avião e carregava inicialmente nove instrumentos para astronomia infravermelha em comprimentos de onda de 1-655 micrômetros (μm) e astronomia óptica de alta velocidade em comprimentos de onda de 0,3-1,1 μm. Os principais instrumentos são o FLITECAM, uma câmera infravermelha que cobre 1–5 μm; FORCAST, cobrindo a faixa do infravermelho médio de 5–40 μm; e HAWC, que abrange o infravermelho distante na faixa de 42–210 μm. Os outros quatro instrumentos incluem um fotômetro óptico e espectrômetros infravermelhos com várias faixas espectrais. O telescópio SOFIA é de longe o maior já colocado em uma aeronave. Para cada missão, um instrumento científico intercambiável será acoplado ao telescópio. Dois grupos de instrumentos de uso geral estão disponíveis. Além disso, um investigador também pode projetar e construir um instrumento de uso especial. Em 17 de abril de 2012, duas atualizações para HAWC foram selecionadas pela NASA para aumentar o campo de visão com novas matrizes de detector de bolômetro de sensor de borda de transição e adicionar a capacidade de medir a polarização da emissão de poeira de fontes celestiais.
A cavidade aberta que abriga o telescópio será exposta a ventos turbulentos de alta velocidade. Além disso, as vibrações e movimentos da aeronave apresentam dificuldades de observação. O telescópio foi projetado para ser muito leve, com um formato de favo de mel fresado na parte de trás do espelho e um material composto de polímero usado para a montagem do telescópio. A montagem inclui um sistema de rolamentos em óleo pressurizado para isolar o instrumento da vibração. O rastreamento é obtido por meio de um sistema de giroscópios, câmeras de alta velocidade e motores de torque magnético para compensar o movimento, incluindo vibrações do fluxo de ar e dos motores da aeronave. A cabine do telescópio deve ser resfriada antes da decolagem da aeronave para garantir que o telescópio corresponda à temperatura externa para evitar mudanças de forma induzidas termicamente. Antes de pousar, o compartimento é inundado com gás nitrogênio para evitar a condensação de umidade nas lentes e instrumentos resfriados.
DLR é responsável por toda a montagem e design do telescópio, junto com dois dos nove instrumentos científicos usados com o telescópio; A NASA é responsável pela aeronave. A fabricação do telescópio foi terceirizada para a indústria europeia. O telescópio é de fabricação alemã; o espelho primário foi fundido pela Schott AG em Mainz, Alemanha, com melhorias leves, com lixamento e polimento realizados pela empresa francesa SAGEM-REOSC . O mecanismo de espelho secundário à base de carboneto de silício foi fabricado pelo Swiss Center for Electronics and Microtechnology (CSEM). Uma superfície reflexiva foi aplicada ao espelho em uma instalação em Louisiana, mas o consórcio agora mantém uma instalação de revestimento de espelho em Moffett Field , permitindo o recobrimento rápido do espelho primário, um processo que deve ser necessário 1-2 vezes por ano.
A aeronave SOFIA
| SOFIA | |
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| SOFIA durante o vôo | |
| Outros nomes) | Observatório Estratosférico para Astronomia Infravermelha, Clipper Lindbergh |
| Modelo | Boeing 747SP-21 |
| Fabricante | NASA / DLR |
| Número de construção | 21441/306 |
| Cadastro | N747NA |
| Primeiro voo | 26 de abril de 2007 |
| Proprietários e operadores | NASA |
| Em serviço | 2010 – presente |
A aeronave SOFIA é um Boeing 747SP widebody modificado (número de série 21441, número de linha 306; registro N747NA; indicativo NASA747). A Boeing desenvolveu a versão SP ou "Special Performance" do 747 para voos de ultralongo alcance, modificando o design do 747-100 removendo seções da fuselagem e modificando fortemente outras para reduzir o peso, permitindo assim que o 747SP voe mais alto, mais rápido e mais longe do que qualquer outro modelo 747 da época.
A Boeing atribuiu o número de série 21441 (número da linha 306) à estrutura que viria a se tornar SOFIA. O primeiro vôo desta aeronave foi em 25 de abril de 1977 e a Boeing entregou a aeronave à Pan American World Airways em 6 de maio de 1977. A aeronave recebeu seu primeiro registro de aeronave , o N536PA e a Pan American colocaram a aeronave em serviço comercial de passageiros. Pouco depois, a Pan Am deu o nome a esta aeronave em homenagem ao aviador Charles Lindbergh . A convite da Pan Am, a viúva de Lindbergh, Anne , batizou a aeronave Clipper Lindbergh em 20 de maio de 1977, o 50º aniversário do início do voo histórico de seu marido de Nova York a Paris em 1927.
A United Airlines comprou o avião em 13 de fevereiro de 1986 e a aeronave recebeu um novo registro de aeronave, N145UA. A aeronave permaneceu em serviço até dezembro de 1995, quando a United Airlines colocou a aeronave em armazenamento perto de Las Vegas.
Em 30 de abril de 1997, a Universities Space Research Association (USRA) comprou a aeronave para uso como um observatório aerotransportado. Em 27 de outubro de 1997, a NASA comprou a aeronave da USRA. A NASA conduziu uma série de testes de voo de "linha de base" naquele ano, antes de qualquer modificação pesada da aeronave pela E-Systems (mais tarde Raytheon Intelligence and Information Systems e depois L-3 Communications Integrated Systems de Waco, Texas ). Para garantir a modificação bem-sucedida, a Raytheon comprou uma seção de outro 747SP, número de registro N141UA, para usar como maquete em tamanho real .
Iniciando o trabalho em 1998, a Raytheon projetou e instalou uma porta de 5,5 m (18 pés) de altura (comprimento do arco) por 4,1 m (13,5 pés) de largura no lado esquerdo da popa da fuselagem da aeronave que pode ser aberta durante o vôo para fornecer o telescópio acesso ao céu. O telescópio é montado na extremidade traseira da fuselagem, atrás de uma antepara pressurizada. O ponto focal do telescópio está localizado em um conjunto de instrumentos científicos na seção central pressurizada da fuselagem, exigindo que parte do telescópio passe pela antepara de pressão. No centro da aeronave está a seção de controle de missão e operações científicas, enquanto a seção dianteira hospeda a área de educação e divulgação ao público. A fuselagem aberta não tem influência significativa na aerodinâmica e nas qualidades de vôo do avião.
A convite da NASA, o neto de Lindbergh, Erik Lindbergh, rebatizou a aeronave como Clipper Lindbergh , em 21 de maio de 2007, o 80º aniversário da conclusão do voo transatlântico de Charles Lindbergh.
Durante dezembro de 2012, a aeronave recebeu uma atualização de cabine de pilotagem de vidro, juntamente com novos sistemas aviônicos e atualizações de software.
Desenvolvimento de projeto
O primeiro uso de uma aeronave para realizar observações infravermelhas foi em 1965, quando Gerard P. Kuiper usou um Convair 990 da NASA para estudar Vênus. Três anos depois, Frank Low usou o Ames Learjet para observações de Júpiter e nebulosas. Em 1969, começou o planejamento para a montagem de um telescópio de 910 mm (36 pol.) Em uma plataforma aérea. O objetivo era realizar astronomia da estratosfera , onde havia uma profundidade ótica muito menor da radiação infravermelha absorvida pelo vapor de água . Este projeto, denominado Kuiper Airborne Observatory , foi inaugurado em 21 de maio de 1975. O telescópio foi instrumental em vários estudos científicos, incluindo a descoberta do sistema de anéis ao redor do planeta Urano.
A proposta de um telescópio maior montado em uma aeronave foi apresentada oficialmente em 1984 e previa um Boeing 747 para carregar um telescópio de três metros. O conceito de sistema preliminar foi publicado em 1987 em um Livro Vermelho . Foi acordado que a Alemanha contribuiria com 20% do custo total e forneceria o telescópio. No entanto, a reunificação da Alemanha e os cortes no orçamento da NASA levaram a uma queda de cinco anos no projeto. A NASA então contratou o trabalho para a Associação de Pesquisa Espacial das Universidades (USRA) e, em 1996, a NASA e o Centro Aeroespacial Alemão (DLR) assinaram um memorando de entendimento para construir e operar o SOFIA.
O espelho primário do telescópio SOFIA tem 2,5 metros de diâmetro e foi fabricado em Zerodur , um composto vitrocerâmico produzido pela Schott AG que possui expansão térmica quase zero . REOSC, o departamento óptico do Grupo SAGEM na França, reduziu o peso fresando bolsos em forma de favo de mel na parte traseira. Eles terminaram de polir o espelho em 14 de dezembro de 1999, alcançando uma precisão de 8,5 nanômetros (nm) sobre a superfície óptica. O espelho secundário em forma de hipérbole era feito de carboneto de silício , com polimento concluído em maio de 2000. Durante 2002, os principais componentes do telescópio foram montados em Augsburg , Alemanha. Estes consistiam no conjunto do espelho primário, no suporte óptico principal e no conjunto de suspensão. Após testes de integração bem-sucedidos para verificar o sistema, os componentes foram enviados para Waco, Texas, a bordo de uma aeronave Airbus Beluga . Eles chegaram em 4 de setembro de 2002. SOFIA completou seu primeiro teste terrestre "no céu" em 18-19 de agosto de 2004, obtendo uma imagem da estrela Polaris .
O projeto foi adiado ainda mais em 2001, quando três subcontratados encarregados do desenvolvimento da porta do telescópio fecharam sucessivamente. A United Airlines também entrou em concordata e se retirou do projeto como operadora da aeronave. O telescópio foi transportado da Alemanha para os Estados Unidos, onde foi instalado na fuselagem em 2004 e as observações iniciais foram feitas do solo.
Em fevereiro de 2006, depois que o custo aumentou de US $ 185 milhões para US $ 330 milhões, a NASA colocou o projeto "sob revisão" e suspendeu o financiamento removendo o projeto de seu orçamento. Em 15 de junho de 2006, a SOFIA foi aprovada na revisão quando a NASA concluiu que não havia desafios técnicos ou programáticos intransponíveis para o desenvolvimento contínuo da SOFIA.
O vôo inaugural da SOFIA ocorreu em 26 de abril de 2007 nas instalações L-3 Integrated Systems '(L-3 IS) de Waco, Texas. Após um breve programa de testes em Waco para expandir parcialmente o envelope de voo e realizar verificações pós-manutenção, a aeronave foi transferida em 31 de maio de 2007 para o Armstrong Flight Research Center da NASA na Edwards Air Force Base . A primeira fase de cargas e testes de voo foi utilizada para verificar as características da aeronave com a porta da cavidade externa do telescópio fechada. Esta fase foi concluída com sucesso em janeiro de 2008 no NASA- Armstrong Flight Research Center.
Em 18 de dezembro de 2009, a aeronave SOFIA realizou o primeiro vôo-teste em que a porta do telescópio foi totalmente aberta. Essa fase durou dois minutos do vôo de 79 minutos. O telescópio da SOFIA viu a primeira luz em 26 de maio de 2010, retornando imagens que mostram o núcleo do M82 e o calor da formação de Júpiter escapando através de sua cobertura de nuvens. Os voos iniciais de observação científica de "rotina" começaram em dezembro de 2010 e o observatório está programado para capacidade total em 2014, com cerca de 100 voos por ano.
Desde 2011, as missões SOFIA são escolhidas entre várias propostas. As missões bem-sucedidas são programadas de acordo com ciclos anuais, com o primeiro ciclo correspondendo a 2013. Durante cada ciclo, a aeronave e os instrumentos são compartilhados entre algumas missões diferentes.
Ilustração da libré SOFIA com a porta na posição aberta e fechada.
Uma aeronave de apoio à missão F / A-18 acompanha o SOFIA durante um vôo de verificação funcional.
SOFIA durante o teste de caracterização do telescópio.
SOFIA sentou-se na pista durante as operações noturnas do telescópio.
KAO e SOFIA, Centro de Pesquisa Ames 2008.
Modelo de SOFIA no Centro de Exploração Ames da NASA .
O instrumento HAWC + montado no telescópio SOFIA.
Pesquisa científica e observações
Os principais objetivos científicos da SOFIA são estudar a composição das atmosferas e superfícies planetárias ; investigar a estrutura, evolução e composição dos cometas ; para determinar a física e química do meio interestelar ; e explorar a formação de estrelas e outros objetos estelares. Enquanto as operações das aeronaves SOFIA são gerenciadas pela NASA Dryden, o Ames Research Center da NASA em Mountain View, Califórnia, abriga o SOFIA Science Center, que gerenciará o planejamento da missão para o programa. Em 29 de junho de 2015, o planeta anão Plutão passou entre uma estrela distante e a Terra produzindo uma sombra na Terra perto da Nova Zelândia que permitiu a SOFIA estudar a atmosfera de Plutão .
No início de 2016, o SOFIA detectou oxigênio atômico na atmosfera de Marte pela primeira vez em 40 anos. No início de 2017, suas observações de 1 Ceres no infravermelho médio ajudaram a determinar que o grande asteróide / planeta anão estava revestido com uma camada de poeira de asteróide de outros corpos. Em julho de 2017, SOFIA observou uma ocultaçăo de estrelas do distante objeto cinturão de Kuiper 486958 Arrokoth enquanto observatórios terrestres falharam nesta observaçăo, preparando a sonda New Horizons visitando este asteróide.
Sofia tem sido usada também para missões de Astrobiologia, com foco, entre outros objetivos, na observação de novos sistemas planetários e na detecção de moléculas complexas.
Em outubro de 2020, astrônomos relataram a detecção de água molecular na superfície iluminada pelo sol da lua por várias espaçonaves independentes, incluindo o Observatório Estratosférico para Astronomia Infravermelha (SOFIA).
Programa de Embaixadores de Astronomia Aerotransportada (AAA)
SOFIA foi projetado desde o início para suportar uma educação robusta público e divulgação esforço que pode, durante a vida útil planejada missão de 20 anos, envolvem diretamente mais de mil educadores de todos os tipos - K-12 professores, museu de ciência e educadores planetário, e especialistas em alcance público - como parceiros do cientista, e alcançam centenas de milhares de pessoas em todo o país por meio desses educadores.
Os "SOFIA Six" são o primeiro conjunto de educadores selecionados nos Estados Unidos para participar do programa "Piloto" AAA da SOFIA, e voaram durante o verão de 2011. A Alemanha tem um processo de inscrição separado, mas também voou com dois professores naquele verão. Equipes de educadores e suplentes foram selecionados em um processo de inscrição altamente competitivo. A NASA e a DLR (Agência Espacial Alemã) selecionaram educadores de várias origens, e suas instituições incluíam uma escola para surdos, um local de educação alternativo (com problemas de desenvolvimento), populações estudantis altamente carentes, escolas rurais e uma escola indígena americana . Desde o ciclo "Piloto", o programa AAA já voou com mais de 20 equipes e agora está em sua fase do Ciclo 5.
A atriz de Star Trek , Nichelle Nichols, embarcou no SOFIA em 17 de setembro de 2015.
Veja também
Referências
links externos
- SOFIA Science Center , USRA e DSI
- Missão SOFIA , NASA
- SOFIA Mission Profile by Solar System Exploration at NASA
- Site SOFIA do DLR
- Imagem do dia da astronomia da NASA: assento na janela de SOFIA (25 de fevereiro de 2006)
- Observatório Estratosférico de Astronomia Infravermelha (SOFIA) , Departamento de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Chicago
- SOFIA: Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy , Moonfest 2009 pela NASA