Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Инфрақызыл телескоп жүйесі, өзгертілген Boeing 747 SP ұшағына орнатылған.
Infrared telescope system mounted on a converted Boeing 747 SP
Стратосфералық инфрақызыл астрономия обсерваториясы (SOFIA) NASA мен Германия ғарыш агенттігінің (DLR) 80/20 үлестес жобасы болды, мақсаты – әуедегі обсерваторияны құру және оны қолдау. NASA 1996 жылы ұшақты әзірлеу, обсерваторияны пайдалану және жобаның американдық бөлігін басқару жөніндегі келісімшартты Университеттердің ғарыш зерттеулер қауымдастығына (USRA) тапсырды. DSI (Германиялық SOFIA институты; Deutsches SOFIA Institut) жобаның негізінен ғылым және телескопқа қатысты неміс бөліктерін басқарды. SOFIA телескопы алғашқы жарығын 2010 жылдың 26 мамырында көрді. SOFIA – Kuiper әуедегі обсерваториясының ізбасары. 10 сағаттық түнгі ұшулар барысында ол аспан магниттік өрістерін, жұлдыздар пайда болатын аймақтарды, кометаларды, тұмандықтарды және Галактика орталығын бақылады. 2022 жылдың 29 қыркүйегінде таңертеңгі сағаттарда 921-ші және соңғы ұшу қонуынан кейін ғылыми ұшулар аяқталды. Телескопты тасыған Boeing 747SP сақталды және Аризона штатының Тусон қаласының жанындағы Пима әуе және ғарыш мұражайында қойылды.
The Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy (SOFIA) was a 80/20 joint project of NASA and the German Aerospace Center (DLR) to construct and maintain an airborne observatory. NASA awarded the contract for the development of the aircraft, operation of the observatory and management of the American part of the project to the Universities Space Research Association (USRA) in 1996. The DSI (German SOFIA Institute; Deutsches SOFIA Institut) managed the German parts of the project which were primarily science and telescope related. SOFIA's telescope saw first light on May 26, 2010. SOFIA was the successor to the Kuiper Airborne Observatory. During 10 hour, overnight flights, it observed celestial magnetic fields, star forming regions, comets, nebulae, and the Galactic Center. Science flights have now concluded, after the landing of the 921st and last flight in the early morning of September 29, 2022. The Boeing 747SP used to carry the telescope has been preserved and put on display at the Pima Air & Space Museum near Tucson, Arizona.
Құрылыс
SOFIA Boeing 747SP ұшағының негізінде құрылған, бұл кең корпусты ұшақтың зауыттан қысқартылған нұсқасы. Ол ұшу кезінде ашылатын, диаметріне сәйкес телескопты көкке бағыттауға мүмкіндік беретін үлкен есікпен артқы фюзеляжы өзгертілген. Бұл телескоп шамамен 41000 фут (12497 м) биіктіктегі стратосферада инфрақызыл астрономиялық байқаулар жүргізу үшін жасалған. SOFIA-ның ұшу қабілеті, оған Жер атмосферасындағы су буының көбісінен жоғары көтерілуге мүмкіндік берді, себебі су буы инфрақызыл сәулелердің бір бөлігін жерге жеткізбей тоқтатады. Ұшақтың круиздік биіктігінде инфрақызыл спектрінің 85% қолжетімді болды. Ұшақ Жер бетінің кез келген нүктесінің үстінен ұша алатындықтан, солтүстік және оңтүстік жарты шарларды байқауға мүмкіндік берді. Байқау рейстері аптасына үш-төрт түнді өткізілді. SOFIA обсерваториясы Калифорния штатындағы Palmdale аймақтық әуежайында орналасқан NASA-ның Армстронг ұшу зерттеу орталығында, ал SOFIA ғылыми орталығы Калифорния штатындағы Маунтин-Вью қаласындағы Эймс зерттеу орталығында орналасқан.
SOFIA was based on a Boeing 747SP, a factory shortened version of the wide body aircraft that had been modified to include a large door in the aft fuselage that could be opened in flight to allow a diameter reflecting telescope access to the sky. This telescope was designed for infrared astronomy observations in the stratosphere at altitudes of about 41000 feet (12497 m). SOFIA's flight capability allowed it to rise above almost all of the water vapor in the Earth's atmosphere, which blocks some infrared wavelengths from reaching the ground. At the aircraft's cruising altitude, 85% of the full infrared range was available. The aircraft could also travel above almost any point on the Earth's surface, allowing observation from the northern and southern hemispheres. Observing flights were flown three or four nights a week. The SOFIA Observatory was based at NASA's Armstrong Flight Research Center at Palmdale Regional Airport, California, while the SOFIA Science Center was based in Ames Research Center, in Mountain View, California.
Телескоп
SOFIA диаметрі үлкен негізгі айнасы бар рефлекторлық телескопты пайдаланады, бұл көптеген үлкен инфрақызыл телескоптарда кең таралған. Оптикалық жүйе параболалық негізгі айнасы және қашықтан конфигурацияланатын гиперболалық екінші айнасы бар Кассегрен сәулелендіруші конструкциясын қолданады. Телескопты фюзеляжға орналастыру үшін негізгі айнаның f саны 1,3-ке дейін төмендетілді, нәтижесінде алынған оптикалық схеманың f саны 19,7 болды. Инфрақызыл сәулені талдау үшін Насмит фокусына бағыттау үшін жалпақ, үштік дихроикалық айна қолданылды. Камераның бағыттау жүйесі үшін үшінші айнаның артында орналасқан оптикалық айна пайдаланылды. Телескоп ұшақтың құйрығына жақын, фюзеляждың сол жақ бөлігіндегі үлкен есіктен қарап, бастапқыда 1–655 микрометр (мкм) толқын ұзындығындағы инфрақызыл астрономияға арналған тоғыз құралды және 0,3–1,1 мкм толқын ұзындығындағы жоғары жылдамдықты оптикалық астрономияны жүргізуге мүмкіндік берді. Басты құралдар: 1–5 мкм диапазонын қамтитын жақын инфрақызыл камера FLITECAM; 5–40 мкм орта инфрақызыл диапазонын қамтитын FORCAST; және 42–210 мкм диапазонындағы алыс инфрақызыл диапазонын қамтитын HAWC. Қалған төрт құралға түрлі спектрлік диапазондардағы оптикалық фотометр және инфрақызыл спектрометрлер кіреді. SOFIA қызмет еткен кезеңде әуе кемесіне орнатылған ең үлкен телескоп осы телескоп болды. Әр миссия үшін телескопқа бір алмалы ғылыми құрал бекітілді. Жалпы мақсаттағы құралдардың екі тобы қол жетімді болды. Сонымен қатар, зерттеуші арнайы мақсаттағы құралды жобалап, құрастыра алады. 2012 жылдың 17 сәуірінде NASA HAWC-ге екі жаңарту енгізуді мақұлдады, олар жаңа ауысу жиегі сенсорлық болметр детекторлары тізімі арқылы көру өрісін кеңейтеді және аспан денелерінен шаңның поляризациясын өлшеу мүмкіндігін қосты. Телескоп орналасқан ашық кеңістік жоғары жылдамдықты дауылды желге ұшырады. Сонымен қатар, ұшақтың дірілдеуі мен қозғалысы бақылауда қиындықтар тудырды. Телескоп өте жеңіл болу үшін жасалған, айнаның артқы жағына бал ұясы пішіні берілген және телескоп жинағында полимерлік композиттік материал қолданылған. Монтажда құралды дірілден оқшаулау үшін қысыммен майланған подшипниктер жүйесі бар. Із кесу гироскоптар, жоғары жылдамдықты камералар және қозғалысты, соның ішінде ауа ағыны мен ұшақ қозғалтқыштарынан туындаған дірілдерді өтеуге арналған магниттік моменттік моторлар арқылы жүзеге асырылды.
SOFIA uses a reflector telescope, which has an oversized, diameter primary mirror, as was common with most large infrared telescopes. The optical system uses a Cassegrain reflector design with a parabolic primary mirror and a remotely configurable hyperbolic secondary. In order to fit the telescope into the fuselage, the primary was shaped to an f number as low as 1.3, while the resulting optical layout has an f number of 19.7. A flat, tertiary, dichroic mirror was used to deflect the infrared part of the beam to the Nasmyth focus where it can be analyzed. An optical mirror located behind the tertiary mirror was used for a camera guidance system. The telescope looked out of a large door in the port side of the fuselage near the airplane's tail, and initially carried nine instruments for infrared astronomy at wavelengths from 1–655 micrometres (μm) and high speed optical astronomy at wavelengths from 0.3 to 1.1 μm. The main instruments were FLITECAM, a near infrared camera covering 1–5 μm; FORCAST, covering the mid infrared range of 5–40 μm; and HAWC, which spans the far infrared in the range 42–210 μm. The other four instruments include an optical photometer and infrared spectrometers with various spectral ranges. During its time in service, SOFIA's telescope was by far the largest placed in an aircraft. For each mission one interchangeable science instrument was attached to the telescope. Two groups of general purpose instruments were available. In addition, an investigator can also design and build a special purpose instrument. On April 17, 2012, two upgrades to HAWC were selected by NASA to increase the field of view with new transition edge sensor bolometer detector arrays and to add the capability of measuring the polarization of dust emission from celestial sources. The open cavity housing the telescope was exposed to high speed turbulent winds. In addition, the vibrations and motions of the aircraft introduce observing difficulties. The telescope was designed to be very lightweight, with a honeycomb shape milled into the back of the mirror and polymer composite material used for the telescope assembly. The mount includes a system of bearings in pressurized oil to isolate the instrument from vibration. Tracking was achieved through a system of gyroscopes, high speed cameras, and magnetic torque motors to compensate for motion, including vibrations from airflow and the aircraft engines.
Ғылыми зерттеулер мен байқаулар
SOFIA-ның негізгі ғылыми мақсаттары планеталық атмосфералар мен беттердің құрамын зерттеу; кометалардың құрылымын, эволюциясын және құрамын зерттеу; жұлдыздаралық ортаның физикасы мен химиясын анықтау; жұлдыздардың және басқа жұлдыздық нысандардың қалыптасуын зерттеу болды. SOFIA ұшақтарының жұмысын NASA Armstrong Ұшу зерттеу орталығы (Palmdale, Калифорния) басқарса, NASA Ames Зерттеу орталығы (Mountain View, Калифорния) бағдарламаның миссиясын жоспарлайтын SOFIA Ғылыми орталығына орналасқан еді. 2016 жылдың басында SOFIA 40 жылдан кейін алғаш рет Марс атмосферасында атомдық оттегіні анықтады. 2017 жылдың басында 1 Церераны ортақ инфрақызыл сәуледе бақылау нәтижесінде осы үлкен астероид/ергеж планетаның басқа денелерден келген астероид шаңының қабатымен жабылғаны анықталды. 2017 жылдың шілдесінде SOFIA алыс Койпер белдеуінің 486958 Arrokoth нысанының жұлдыз арқылы жасырылуын бақылады, ал жердегі обсерваториялар осы бақылауды жүзеге асыра алмады, бұл New Horizons ғарыш зондын осы астероидке сапарға дайындады. София астробиологиялық миссияларда да қолданылды, оның ішінде жаңа планеталық жүйелерді бақылау және күрделі молекулаларды анықтау сияқты мақсаттарға назар аударылды. 2020 жылдың қазан айында астрономдар Айдың күнге қарайтын бетінде молекулалық суды бірнеше тәуелсіз ғарыш кемелері, соның ішінде Инфрақызыл астрономияның стратосфералық обсерваториясы (SOFIA) анықтағанын хабарлады.
The primary science objectives of SOFIA were to study the composition of planetary atmospheres and surfaces; to investigate the structure, evolution and composition of comets; to determine the physics and chemistry of the interstellar medium; and to explore the formation of stars and other stellar objects. While SOFIA aircraft operations were managed by the NASA Armstrong Flight Research Center in Palmdale, California, the NASA Ames Research Center in Mountain View, California, was home to the SOFIA Science Center which managed mission planning for the program. In early 2016, SOFIA detected atomic oxygen in the Atmosphere of Mars for the first time in 40 years. In early 2017, its observations of 1 Ceres in the mid infrared helped determine the large asteroid/dwarf planet was coated with a layer of asteroid dust from other bodies. In July 2017, SOFIA observed a star occultation of the distant Kuiper belt object 486958 Arrokoth while ground based observatories failed this observation, preparing the probe New Horizons visiting this asteroid. Sofia has been used also for Astrobiology missions, focusing amongst other goals on the observation of new planetary systems and the detection of complex molecules. In October 2020, astronomers reported detecting molecular water on the sunlit surface of the Moon by several independent spacecraft, including the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA).
Аэропорттық астрономия елшілерінің бағдарламасы (AAA)
SOFIA бастапқыда жоспарланған 20 жылдық миссияның өмір сүру кезеңінде барлық түрдегі мыңнан астам педагогты тікелей тартуға болатын, күшті қоғамдық білім беру және насихаттау жұмысын қолдау үшін жасалды. Оларға K-12 мұғалімдері, ғылым мұражайлары мен планетариумдардың педагогтары және қоғамдық насихаттау мамандары ғалымдармен серіктес ретінде тартылып, осы педагогтар арқылы елдің түкпір-түкпіріндегі жүздеген мыңдаған адамға білім жеткізуге мүмкіндік берілді. "SOFIA Six" – АҚШ-та SOFIA-ның AAA "Пилоттық" бағдарламасына қатысу үшін таңдалған білім берушілердің алғашқы тобы және олар 2011 жылдың жазында ұшты. Германияда жеке өтініш беру рәсімі бар, сонымен қатар сол жазда екі мұғалім де ұшты. Білім беру командалары және олардың орынбасарлары жоғары бәсекелестік негізде іріктелді. NASA және DLR (Германия ғарыш агенттігі) әртүрлі саладан келген педагогтарды таңдады, олардың білім ошақтарына саңыраулар мектебі, дамуы шектеулі балаларға арналған білім беру орталығы, жетіспеушілікке тап болған оқушылар, ауылдық мектептер және американдық халық мектебі кірді. "Пилоттық" циклден бері AAA бағдарламасы 20-дан астам командамен ұшып, қазір 5-ші циклында. "Жұлдызды жол" фильмінің актрисасы Нишель Николс 2015 жылдың 17 қыркүйегінде SOFIA-да ұшты.
SOFIA was designed from the beginning to support a robust public education and outreach effort that can, during the planned 20 year mission lifetime, directly involve more than a thousand educators of all types — K 12 teachers, science museum and planetarium educators, and public outreach specialists — as partners with the scientist, and reach hundreds of thousands of people across the nation through these educators. The "SOFIA Six" were the first set of educators selected in the United States to participate in SOFIA's AAA "Pilot" program, and flew during the summer of 2011. Germany has a separate application process, but also flew two teachers that summer. Educator teams plus alternates were selected in a highly competitive application process. NASA and DLR (German Space Agency) selected educators who came from a variety of backgrounds, and their institutions included a school for the deaf, an alternative education site (developmentally challenged), highly underserved student populations, rural schools, and a Native American school. Since the "Pilot" cycle the AAA program has flown over 20 teams and was now in its Cycle 5 phase. Star Trek actress Nichelle Nichols flew aboard SOFIA on September 17, 2015.