Quelltext der Seite Luftgestützte Astronomie

Als '''Luftgestützte Astronomie ''' (engl. airborne astronomy) werden [[Astronomie|astronomische]] Projekte bezeichnet, bei denen [[Teleskop]]e und andere [[Astronomisches Instrument|Messinstrumente]] in [[Luftfahrzeuge]] eingebaut und in großen Höhen als Beobachtungsplattformen betrieben werden.

[[Datei:ACD08-0005-063.jpg|mini|''KAO und SOFIA'', [[Ames Research Center]] 2008]]
[[Datei:NASA Lockheed C-141A KAO.jpg|mini|''C-141A [[Kuiper Airborne Observatory]]'' ]]
[[Datei:SOFIA Aloft.jpg|mini|''[[SOFIA]]-747 SP & [[McDonnell Douglas F/A-18|F/A-18B]]'']]
[[Datei:20kaotelescopetech.jpg|mini|hochkant=0.6|Teleskop des KAO mit Techniker]]
[[Datei:SOFIA with open telescope doors.jpg|mini|Geöffnete Teleskoptür der [[Boeing 747#747 SP|Boeing 747]] ]]

== Geschichte und Projekte ==
Seit den 1920er Jahren werden [[Forschungsballon]]e und [[Flugzeug]]e verwendet um astronomische [[Kampagne#Beispiele aus der Astronomie|Beobachtungsmissionen]] durchzuführen.<ref>Wendy Whiting Dole: [http://www.sofia.usra.edu/Edu/docs/97-Whiting_AeroHistory.pdf ''Milestones in Airborne Astronomy – From the 1920's to the Present.''] sofia.usra.edu (pdf; 3,1&nbsp;MB)</ref>
Verschiedene Flugzeugtypen wurden verwendet, u.&nbsp;a. ein [[Flugboot]] [[Felixstowe F5L]]. Für moderne luftgestützte Programme wurden u.&nbsp;a. [[Learjet 24]], [[Lockheed C-141]], [[McDonnell Douglas F/A-18]] und [[Boeing 747]] adaptiert.<ref>[http://www.boulder.swri.edu/swuis/polyxo.html ''Innovative Airborne Astronomy Capability Now Operational.''] boulder.swri.edu</ref><ref>[http://www.nasa.gov/centers/dryden/news/NewsReleases/2000/00-24_pf.html ''DRYDEN F-18s FLY AIRBORNE ASTRONOMY OCCULTATION EXPERIMENT.''] NASA Dryden News Releases, 23. Februar 2000 (Abgerufen am 15. Juni 2010); [http://www.dfrc.nasa.gov/Gallery/Photo/F-18_astronomy/index.html ''F-18 Airborne Astronomy.''] dfrc.nasa.gov</ref><ref>[http://airborne.seti.org/ airborne@seti institute]</ref>

Einige Programme, wie z.&nbsp;B. das [[Lear Jet Observatory]] (LJO, in zwei Ausführungsgenerationen) und das [[Kuiper Airborne Observatory]] (KAO) wurden erfolgreich beendet.<ref>[http://www.sofia.usra.edu/Archive/kao/kao_pub75.html ''LEAR JET OBSERVATORY AND KUIPER AIRBORNE OBSERVATORY PUBLICATIONS.''] sofia.usra.edu (Abgerufen am 18. Juni 2010)</ref><ref>[http://eospso.gsfc.nasa.gov/eos_observ/5_6_95/p09.html ''Ames Research Center: A Complete Service Center for Airborne Earth Observation.''] gsfc.nasa.gov, abgerufen am 14. August 2011</ref> Ein aktuelles Programm ist das [[Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy]] (SOFIA), bei dem ein [[Infrarotastronomie|Infrarotteleskop]] in eine [[Boeing 747#747 SP|Boeing 747 SP]] integriert wurde. Beobachtungsflüge in Höhen von typisch 12–14&nbsp;km werden damit durchgeführt.<ref>[http://www.dlr.de/desktopdefault.aspx/tabid-1/86_read-24611/ ''DLR-Webcast: SOFIA – Das fliegende Infrarot-Observatorium.''] dlr.de, 26. Mai 2010</ref><ref>[http://www.dlr.de/desktopdefault.aspx/tabid-4220/6776_read-24659/ ''First Light- Erster Beobachtungsflug von SOFIA.''] dlr.de, 28. Mai 2010 (Abgerufen am 14. Juni 2010)</ref>

Projekte, die ballongetragene Teleskope verwendeten waren z.&nbsp;B. [[Stratoscope]] (1957, 1971), [[BOOMERanG]] (1998, 2003), [[Sunrise (Teleskop)|Sunrise]] (2009, 2013), [[Far Infrared Interferometric Telescope]] (angekündigt).

Seit 1989 kooperieren NASA und NSF (National Science Foundation) (USA). Jährlich werden 1–2 Ballons mit unterschiedlichen Messvorichtungen, darunter auch astronomischen, gestartet. Große Höhen bis etwa 40&nbsp;km wurden erzielt und – insbesondere im Polarwirbel über dem Südpol – bis etwa 2 Monate Flugdauer.<ref>[http://asd.gsfc.nasa.gov/balloon/ NASA's Scientific Ballooning Program] 2009, abgerufen 6. Oktober 2016.</ref> Christopher Walker hat mit seinem Konzept LBR (Large Balloon Reflector), einen teilweise metallisierten Ballon im Riesenballon als optischen Reflektor zu nutzen, einen NASA-Wettbewerb gewonnen und ab 2014 weiterentwickelt.<ref>[http://www.nasa.gov/feature/ballooning-expectations-new-approach-for-astronomy Ballooning Expectations: New Approach for Astronomy] NASA, 3. Mai 2016, abgerufen 6. Oktober 2016. - Englisch.</ref>

== Technik ==
Luftgestützt sind wesentlich größere Ausgangshöhen für Beobachtungen als erdgestützt zugänglich, womit Trübung durch Aerosol (Staub, Wassertröpfchen) und Tieren (Fluginsekten, Fledermäusen, Vögeln), Brechungsschwankungen an instabilen Luftschichten und Absorption von Infrarot durch Wasserdampf und Streuung durch die Luftmoleküle viel weiter ausgewichen werden kann. Erdgestützt ist die Höhe durch Zugänglichkeit des Bergs für Transportfahrzeuge (Bau, Energieversorgung, Personen) und für Menschen noch akzeptabler Sauerstoffpartialdruck limitiert.

Die Tragfähigkeit von Flugzeugen limitiert das Gewicht und damit die Größe und Öffnung der Teleskope, die geflogen werden können. Flugzeuge lassen sich global verlegen, um den Nord- und den Südhimmel zu beobachten, und können dabei die im Jahreslauf abwechselnden Winterhalbjahre – mit langen, dunklen Nächten – der Nord- und Südhemisphäre nutzen. Durch Einsetzen in verschiedenen Breiten, etwa durch Abfliegen meridionaler Strecken, lässt sich mit kleineren Zenitwinkeln beobachten und damit die zu durchdringende Luftschichtdicke reduzieren. Wenn ein Teleskop, wie heute der Regelfall, zum geöffneten Fenster am Umfang des zylindrischen Rumpfs hinaussieht, beträgt in 13&nbsp;km Seehöhe auch hier im Flugzeug der Luftdruck nur rund 15 % des Normaldrucks. Der Bereich im Rumpf, in dem sich das Bedienpersonal des Teleskops aufhält benötigt für dieses etwa 70 % Normaldruck (Kabinenhöhe) ist also gegen den Teleskopraum druckfest abzuschotten. Pilotencockpit und Bedienerkabine können in großen Fliegern voneinander abgeschottet werden, liegen jedoch beieinander, womit das Teleskop regelmäßig im Flugzeug weiter hinten, jedoch noch ausreichend weit vor einem Seitenleitwerk montiert. Flugzeugfenster für Teleskope werden wie erdgestützte Observatoriumkuppeln in der Regel verschliessbar gemacht, damit beim Durchfliegen der Wetterzone Troposphäre und am Boden kein Regen und keine Tiere eindringen können. Besteht dieser Verschluss wie bei SOFIA aus einem relativ dünnen Blatt in Rillenführung wird er nicht luftdicht und druckfest schließen können, sodass eine Versteifung des Rumpfs durch leicht erhöhten Innendruck der Zelle nicht möglich ist. Eine große Fensteröffnung schwächt den Rumpf statisch, sodass rund um das Fenster ein versteifender Rahmen eingebaut werden muss. In Flug- und Luftanströmrichtung vor einer Fensteröffnung können quer verlaufende, schrägstehende Leisten Luftströmung, Regen und Fremdkörper wie Vögel von der Fensteröffnung abweisen.

Als SOFIA Juni/Juli 2015 (wie 2013 und 2016) im Süd-Winter in Christchurch, Neuseeland stationiert war, nutzte die Bodenmannschaft Einrichtungen am Flughafen, die im Süd-Sommer von der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF) für ihr Antarktis-Forschungsprogramm genützt werden.<ref>[http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10419/704_read-13949/#/gallery/19766 ''SOFIA startet Wissenschaftsflüge in Neuseeland''] dlr.de, > Missionen > SOFIA, 19. Juni 2015, abgerufen 6. Oktober 2016.</ref>

== Siehe auch ==
* [[Beobachtende Astronomie]]
* [[Multiwellenlängen-Astronomie]]

== Literatur ==
* Wendy Whiting Dole: ''Milestones in Airborne Astronomy – From the 1920's to the Present.'' NASA Ames Research Center, 1997 [http://www.sofia.usra.edu/Edu/historyAirborneAstro.html Abstract], [http://www.sofia.usra.edu/Edu/docs/97-Whiting_AeroHistory.pdf pdf online]
* Michael R. Haas: ''Airborne Astronomy Symposium on the Galactic Ecosystem – From Gas to Stars to Dust.'' Astronomical Soc. of the Pacific, San Francisco 1995, ISBN 0-937707-92-9.
* Daniel D. Durdaa, et al.: ''SWUIS-A – A Versatile, Low-Cost UV/VIS/IR Imaging System for Airborne Astronomy and Aeronomy Research.'' [http://www.boulder.swri.edu/swuis/spie.pdf pdf online]
* Barb Mulkin: ''In Flight – The Story of Los Alamos Eclipse Missions.'' Los Alamos Science, [http://library.lanl.gov/cgi-bin/getfile?00285812.pdf pdf online]
* Larry M. Stepp, et al.: ''Ground-based and Airborne Telescopes III.'' SPIE Volume 7733, 2010, ISBN 978-0-8194-8223-5, [http://spie.org/x648.html?product_id=837168&showAbstracts=true&origin_id=x648 abstracts]

== Weblinks ==
* [http://www.sofia.usra.edu/Science/publications/erickson/index.html SOFIA - The Future of Airborne Astronomy] sofia.usra.edu
* [http://www.sofia.usra.edu/Edu/materials/edu_materials.html SOFIA science center Educational Materials]
* [http://www.boulder.swri.edu/swuis/swuis.instr.html SWUIS-A Airborne Occultation Demonstration Project] Southwest Research Institute Planetary Science Directorate
* [http://airborne.seti.org/ airborne@Seti Institute] seti.org

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Beobachtungsmethode der Astronomie]]
[[Kategorie:Astronomisches Instrument]]