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Raumfahrt : Mit „Sofia“ in den tiefen Kosmos schauen

  • -Aktualisiert am

Der Himmel scheint durch „Sofias” Teleskopspiegel Bild: Nasa/DLR

Deutschlands nächstes Abenteuer im All: Ein fliegendes Observatorium wird in Stuttgart entwickelt. Der Erstflug des deutsch-amerikanischen Forschungsflugzeugs wird für den August 2006 erwartet.

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          Seit Jahren laufen die Vorbereitungen für den Betrieb des fliegenden Observatoriums Sofia („Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie“), eines deutsch-amerikanischen Forschungsflugzeugs, dessen Erstflug jetzt für den August 2006 erwartet wird.

          Für das Vorhaben hat Deutschland das komplette Teleskop, einen Spiegel mit 2,7 Meter Öffnung, geliefert. An diesem Donnerstag ist es an der Universität Stuttgart das Deutsche Sofia-Institut (DSI) gegründet worden, ein wissenschaftliches Kompetenz-Zentrum in unmittelbarer Nachbarschaft zum Institut für Raumfahrtsysteme, das die Nutzung von Sofia durch die deutsche Gemeinschaft der Infrarot-Astronomen vorbereiten und koordinieren soll.

          Abkommen zwischen Nasa und DLR

          Im Jahr 1996 war in einem Abkommen zwischen der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) vereinbart worden, daß Deutschland am Betrieb von Sofia und an der wissenschaftlichen Beobachtung mit zwanzig Prozent beteiligt ist. Von amerikanischer Seite wurde das Flugzeug - eine zuvor im Linienverkehr genutzte Boeing 747 SP - gekauft und der notwendige Umbau finanziert. Die Vereinigten Staaten haben darüber hinaus achtzig Prozent der Kosten für den Betrieb des Forschungsflugzeugs einschließlich der dafür notwendigen Infrastruktur am Boden übernommen.

          Sofia wird die überaus erfolgreiche Arbeit des „Kuiper Airborne Observatory“ (KAO) fortsetzen, das zwischen 1974 und 1996 an Bord einer umgebauten Lockheed L200 „Starlifter“ (C-141) etwa siebzig Forschungsflüge pro Jahr in einer Höhe zwischen zwölf und vierzehn Kilometern ausgeführt hat. In dieser Höhe hat man den größten Teil des atmosphärischen Wasserdampfgehalts unter sich gelassen, und auch die Absorption durch Kohlendioxyd und andere Moleküle ist bereits wesentlich geringer als am Erdboden. Entsprechend „klarer“ ist dort die Atmosphäre für astronomische Beobachtungen im mittel- und langwelligen Infrarotbereich des Spektrums. Auf den letzten Kilometern bis zum Grund der Atmosphäre wird diese Infrarotstrahlung weitgehend verschluckt.

          Wichtiger Spektralbereich

          Für die Astronomen ist der Spektralbereich wichtig, weil die entsprechende Strahlung von vergleichsweise kalten Objekten im Kosmos kündet. Dazu gehören in unmittelbarer Nachbarschaft der Erde die Atmosphären und Monde der Gasplaneten, die Kometen und Asteroiden sowie Pluto und die übrigen Transneptun-Objekte. Von ihrer Erforschung erhoffen sich die Astronomen noch manche Antwort auf die Frage nach der Entstehung des Sonnensystems.

          Weitere Informationen dazu lassen sich aus der Untersuchung protoplanetarer Scheiben gewinnen, die als Vorstufe der Entwicklung anderer Planetensysteme gelten, sowie aus der Suche nach sogenannten Exoplaneten. Zu der großen Vielfalt der Infrarotquellen jenseits der Grenzen unseres Sonnensystems zählen auch interstellare Gas- und Staubwolken, aus denen neue Sterne heranwachsen. Diese Wolken haben Temperaturen zwischen minus 250 und minus 70 Grad Celsius. Sie strahlen daher vorwiegend im Wellenlängenbereich zwischen 150 und 15 Mikrometern, der von der Erdatmosphäre nahezu vollständig verschluckt wird. Daher sind wichtige Phasen der Sternentstehung noch immer unverstanden oder entsprechende Modellvorstellungen nicht hinreichend durch Beobachtungen abgesichert.

          Galaktische Kollisionen

          Gleiches gilt für die Entwicklung von Galaxien - und hier vor allem der frühesten Galaxien und Sterne, deren eigentliches sichtbares Licht aufgrund der kosmologischen Rotverschiebung weit ins Infrarote gedehnt wurde. Aber auch die Prozesse, die im Zusammenhang mit galaktischen Kollisionen oder weniger dramatischen Wechselwirkungen ablaufen, lassen sich vor allem im infraroten Spektralbereich beobachten, da sie hauptsächlich die interstellare Materie betreffen beziehungsweise hinter dichten Staubwolken ablaufen.

          Für die ersten Beobachtungsjahre sind zehn unterschiedliche Meßgeräte ausgewählt worden. Entsprechend dem 20Prozent-Anteil stammen zwei davon aus Deutschland. Das abbildende Spektrometer für den fernen Infrarotbereich (40 bis 350 Mikrometer), „Field-Imaging FarInfrared Line Spectrometer“ genannt, kommt vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik in Garching, während der „German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies“, ein sogenanntes Heterodyn-Spektrometer für den Bereich zwischen 75 und 250 Mikrometern, gemeinsam am Max-Planck-Institut für Radioastronomie in Bonn, dem I. Physikalischen Institut der Universität Köln und dem Institut für Planetensensorik des DLR in Berlin entwickelt wurde. Dabei erlaubt das Sofia-Konzept eine kontinuierliche Weiterentwicklung der angeschlossenen Instrumente, falls neue Anwendungsgebiete oder wissenschaftliche Fragestellungen dies erfordern. Bei einem Weltraumobservatorium wäre das nicht möglich.

          Fünfzehn Mitarbeiter nach Kalifornien

          Das Deutsche Sofia-Institut wird zur Vertretung der deutschen Interessen fünfzehn Mitarbeiter - Wissenschaftler, Techniker und Ingenieure - zum Sofia-Betriebszentrum am Ames Research Center der Nasa in Kalifornien entsenden. Es ist im übrigen für die Lieferung von Teleskop-Ersatzteilen, Ersatztriebwerken für den auf zwanzig Jahre angesetzten Betrieb des Flugzeugs und den für die deutschen Beobachtungsflüge erforderlichen Treibstoff verantwortlich.

          Zusätzlich wird man in Zusammenarbeit mit dem Planetarium Stuttgart, der Stiftung Jugend forscht, dem Landesinstitut für Schule und Medien Brandenburg und zahlreichen Schulen nach amerikanischem Vorbild eine für Deutschland bislang einmalige Initiative zur Bildungs- und Öffentlichkeitsarbeit starten, um angehende Nachwuchsforscher für die Naturwissenschaften zu begeistern.

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