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Inside: SOFIA, das Flugzeug mit den zwei Buckeln

In dieser Woche ist das von der NASA und dem DLR gemeinsam konzipierte und betriebene fliegende Weltraumteleskop SOFIA in Stuttgart. Aerobuzz.de hatte die Möglichkeit, das Flugzeug zu besichtigen, inklusive von Bereichen, die anderen Besuchern vorenthalten waren. 

19.09.2019

Nach einem mehrmonatigen Werftaufenthalt bei der Lufthansa Technik ist das fliegende Teleskop SOFIA am 17. Mai 2018 von Hamburg wieder nach Palmdale geflogen. © NASA

Das fliegende Weltraumteleskop SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) ist ein einzigartiges Flugzeug. Es wurde entwickelt, um in großer Höhe zu fliegen und junge Sterne und Planetensysteme zu beobachten, die von der Erde aus auch von den besten Teleskopen nicht gesehen werden können. Grund dafür ist der Wasserdampf in der Atmosphäre. Er schirmt die Infrarotstrahlung ab. Deshalb kamen Wissenschaftler auf die Idee, ein Teleskop in einem sehr hoch fliegenden Flugzeug zu installieren.

SOFIA, das fliegende Infrarot-Teleskop

Die Wahl der Ingenieure fiel auf eine Boeing 747SP (Special Performance). Bei dieser Version des Jumbo Jets, von der nur 45 Exemplare hergestellt worden sind, handelt es sich um eine Langstreckenversion, die eine Reichweite von 8.315 nautischen Meilen (15.400 Kilometer) aufweist. Sie verfügt über einen 14 Meter kürzeren Rumpf als die klassische Boeing 747-200 und 747-400, nutzt aber den Flügel der Boeing 747-200. Dadurch kann das Flugzeug höher und schneller fliegen. Nach wie vor ist die 747SP derzeit mit Mach 0.9 das schnellste Verkehrsflugzeug der Welt.

Die Boeing 747SP mit dem Kennzeichen N747NA wurde in einer mehrjährigen Operation mit einem Teleskop versehen, das rund 15.400 Kilogramm wiegt und seine Beobachtungen durchführt, indem auf der linken Rumpfseite im Heck des Flugzeugs ein Riesentor geöffnet wird. In einer Höhe zwischen 12 und 14 Kilometern lässt man rund 99,9 Prozent des Wasserdampfs in der Atmosphäre unter sich und kann Infrarot-Strahlung einfangen. Der Spiegeldurchmesser des Teleskops beträgt 2,7 Meter.

Zwei Buckel auf dem Rumpfrücken

In dieser Woche ist SOFIA für mehrere Tage auf dem Flughafen Stuttgart, wo Besucher die Möglichkeit hatten, sie aus der Nähe und von innen zu besichtigen. Das Flugzeug verfügt über zwei Buckel auf dem Rumpfrücken: Der vordere ist bekannt und unterscheidet sich nicht von denen der anderen Boeing 747. Auf dem Rumpfrücken am Heck ist aber eine zweite Wölbung zu erkennen. Sie beherbergt den Mechanismus für das sich nach oben öffnende Tor (5,5 Meter mal 4,1 Meter) auf der linken Rumpfseite sowie aerodynamische Verkleidungen, die verhindern, dass sich Druckwellen aufbauen, die ungewünschte Vibrationen erzeugen und so die Beobachtungen des Teleskops verzerren. Zusätzlich ist das Teleskop noch mehrfach gelagert, um die Strukturvibrationen, die durch den normalen Flugbetrieb entstehen, zu reduzieren beziehungsweise zu eleminieren.

Selbst wenn das Tor geöffnet ist, bleibt die Strömung dank der Verkleidungen laminar und erzeugt keine störenden Wirbel. Das Tor kann nur geöffnet werden, wenn sowohl im Cockpit als auch an der Arbeitsstation des Mission Directors in der Kabine ein entsprechender Schalter umgelegt wird.

Der Umbau des früheren Pan Am-Flugzeugs dauerte fast zehn Jahre und wurde in Waco im US-Bundesstaat Texas durchgeführt. Die NASA finanziert das Flugzeug und die Messkampagnen von SOFIA zu 80 Prozent, 20 Prozent steuert das DLR über das Deutsche Sofia Institut an der Universität Stuttgart bei. Dementsprechend darf die US-Luft- und Raumfahrtbehörde auch über 80 Prozent der Wissenschaftstunden des Flugzeugs bestimmen und das DLR über 20 Prozent. In der Regel ist SOFIA in Palmdale in Kalifornien stationiert. Sie fliegt aber auch regelmäßig nach Neuseeland, um dort den südlichen Sternenhimmel zu beobachten.

2009 Erstflug mit offener Tür

2009 flog SOFIA zum ersten Mal mit der komplett geöffneten Teleskoptür. Nach einer Test- und Erprobungsphase wurde 2014 das Flugzeug für voll einsatzfähig erklärt. Damit begann die im Kooperationsvertrag zwischen NASA und DLR vereinbarte, 20-jährige Nutzungsdauer. Der Vertrag muss alle fünf Jahre bestätigt werden, derzeit verhandeln die Partner die erste Verlängerung, die im nächsten Jahr ansteht.

Fliegerisch erhält sich SOFIA auch bei geöffnetem Tor unproblematisch. Die Piloten berichten, dass man es im Cockpit nicht wahrnimmt, ob die Tür offen ist oder nicht. Eine Warnleuchte zeige die Öffnung an, die Trimmung müsse nicht verändert werden. Es wird im Flugzeug nicht lauter – denn es ist aufgrund geringer Isolation und Verkleidung der Seitenwände so laut in SOFIA, dass sich alle an Bord befindlichen Menschen ausschließlich über Headsets unterhalten. Wenn das Tor offen ist, erhöht sich der Treibstoffverbrauch von SOFIA um drei Prozent, was angesichts des riesigen Lochs in der Außenhaut ein sensationell niedriger Wert ist.

Obwohl das Flugzeug 2012 als eine der wenigen 747SP ein Glascockpit erhielt, blieb der Arbeitsplatz des Flugingenieurs erhalten. Er kontrolliert auch heute bei allen Flügen die Systeme des Jumbos, von den Triebwerken bis zur elektrischen Versorgung, die für das Gelingen der wissenschaftlichen Arbeiten entscheidend ist.

Man sieht dem Flugzeug sowohl in der Kabine als auch im Cockpit sein Alter an. Verkleidungen sind verblichen, der Teppich zeigt Löcher, und die Türrahmen sehen aus, als wären sie von einem ungelernten Maler lackiert worden. Aber der Clipper Lindbergh ist kein Passagierflugzeug, das Urlauber und Geschäftsreisende befördert, sondern ein fliegendes Labor, in dem Wissenschaftler arbeiten. Die Bordküche fällt entsprechend mager aus. Zwei Mikrowellen und zwei Kaffeemaschinen bieten alles an Nahrungszubereitung an, was die Forscher an Bord benötigen.

Volker K. Thomalla

 

 

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Über Volker K. Thomalla

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Volker K. Thomalla ist Chefredakteur von aerobuzz.de. Er berichtet seit über 30 Jahren als Journalist über die Luft- und Raumfahrt. Von 1995 bis 2016 leitete er als Chefredakteur die Redaktion aerokurier, von 2000 bis 2016 zusätzlich die Redaktionen FLUG REVUE und Klassiker der Luftfahrt. Thomalla ist seit 2016 Chefredakteur des englischsprachigen Business-Aviation-Magazins BART International. Er hat mehrere Bücher über die Luftfahrt geschrieben und als Privatpilot auch praktische Flugerfahrung gesammelt.

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