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Astronomie - SOFIA Observatorium Dokumentation

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Bauverlauf

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Für seinen Einsatz als fliegendes Observatorium musste die Boeing 747 grundlegend überholt und umgebaut werden. Die Maschine wurde dabei völlig überarbeitet, um Platz für die Teleskopkabine und die Arbeitsplätze der Wissenschaftler zu gewinnen. Der schwierigste Teil aber war die Herstellung einer Öffnung im Flugzeugrumpf, die Gestaltung der Teleskopkabine und der Einbau des Teleskops mit seiner Lagerung. Dazu wurde das SOFIA-Flugzeug 1999 nach Waco/Texas überführt, wo die Umbauarbeiten und die Integration des Teleskops von L3-Communications Intergrated Systems durchgeführt wurden. Um den Ingenieuren eine Überprüfung ihrer Pläne an einem 1:1-Modell zu ermöglichen bevor die eigentlichen Umbauten am Flugzeug vorgenommen werden sollten, wurde ein baugleiches Segment einer abgewrackten Boing 747 SP nach Waco gebracht. 
Die Bilder des Transportes dieser so genannten "Sektion 46" finden sie auch in unserer Galerie. An diesem Segment wurden die wichtigsten Umbauarbeiten geübt: Das Öffnen des Flugzeugrumpfs, der Einbau des Druckschotts und eines Modellteleskops. Die Erfahrungen bei dieser "Trockenübung" haben die anschließenden Umbauarbeiten am richtigen Flugzeug und mit dem echten Teleskop sehr erleichtern.
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Bilder der Umbauarbeiten aus dem Jahr 1999
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SOFIA wird nach Waco/Texas überführt ..
.. und in in den Hangar geschleppt..
.. wo schon ein "Trockendock" auf des Flugzeug wartet. (Im Hintergrund die bereits eingetroffene "Sektion 46")
Umfangreiche Arbeiten beginnen an allen Teilen der Maschine.
Besondere Aufmerksamkeit gilt dabei dem hinteren Bereich des Flugzeuges, in dem später die Teleskopkonstruktion Platz finden wird.
Zwischenzeitlich wurde am "Modell" schon die Teleskopöffnung geschaffen und das Druckschott eingebaut (hier deutlich als rote Fläche in der Teleskopöffung zu sehen).
Hier das Druckschott in Großaufnahme. In der Öffnung findet später die Teleskopaufängung Platz.
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Ende 1999 wurde dann ein Modell des Teleskops in die Sektion 46 eingebaut.
Hier das Modell des Teleskops in Großaufnahme. Das Originalteleskop wurde in Deutschland gebaut und in den USA in das SOFIA-Flugzeug installiert.
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Teleskopeinbau

Nach Überführung des Teleskops von Deutschland in die USA
September 2002:
Nachdem das Teleskop in Deutschland fertiggestellt wurde, ist es nach Waco, Texas überführt worden. Unter der Federführung von L3-Communications Intergrated Systems wurde es in enger Zusammenarbeit mit Mitarbeitern des DSI und dem   DLR in das Flugzeug integiert. Für den Transport wurde es in drei Teile zerlegt: Den Teleskoprahmen, die Aufhängung und den Primärspiegel.
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September 2002:
SOFIA-Teleskop kommt in den USA an
Das in Deutschland gebaute SOFIA-Teleskop wurde nun mit einem Airbus-Großraumflugzeug Beluga in die USA geflogen, um von den amerikanischen und deutschen Ingenieuren und Technikern in die Boeing 747 SP integriert zu werden. Auf dem Bild ist zu sehen, wie der Primärspiegel nach einer 7000 Meilen langen Reise auf dem texanischen Flughafen Waco aus dem Transportflugzeug geladen wird.
Zwei Ingenieure der Firma Kayser-Threde entfernen im Flugzeug den Schutz des SOFIA Primärspiegels, um das Teleskop für die erste Sternenbeobachtung bereit zu machen.
Die Boeing 747 SP wurde von den amerikanischen Ingenieuren bereits modifiziert, indem eine Öffnung für das Teleskop in den Rumpf geschnitten wurde und dieser Bereich von der eigentlichen Kabine durch ein großes Druckschott getrennt wurde, welches auf dem Bild als großer grün-gelber Ring mit Löchern zu erkennen ist und auch zur Befestigung der Teleskop-Aufhängung dient.
1. Einbau der Aufhängung
Ein speziell für diese Aufgabe modifizierter Kran trägt die Aufhängung für das Teleskop zum Flugzeug.
Für den eigentlichen Einbau muss noch ein zweiter Kran helfen
Am Schott werden Fixierungspunkte zur Stabilität der Aufhängung angebracht.
Dies ist der schwierigste Teil der Arbeit.
Damit die Aufhängung exakt in den Flugzeugrumpf eingebracht werden kann, müssen zwei Kräne die etwa 9300 kg schwere Last stabilisieren.
Nachdem die Teleskop-Lagerung sich nun im Flugzeug befindet, muss sie hier besonders fest verschraubt werden.
Januar 2003:
Geschafft ! 
Tom Bonner - SOFIA Projekt Manager- begutachtet erleichtert die Arbeit.
Bevor als nächstes der schwere Teleskoprahmen eingebaut wird, muss das Flugzeug wieder auf das eigene Fahrwerk gestellt werden (Downjacking), um die zusätzliche Last optimal zu verteilen.
Mai 2003
2. Einbau des Teleskoprahmens
Nun muss im offenen Teil der Kabine der Teleskoprahmen - die sogenannte Metering Structure - an die Aufhängung angebracht werden. Dabei muss diese exakt an das hier abgebildete Starframe befestigt werden, welches als Verbindungsstück zwischen dem Rahmen und dem Nasmyth-Tubus dient.
Der 750 kg schwere Teleskoprahmen wird dazu vorsichtig mit Hilfe eines Kranes in die Rumpföffnung eingelassen.
Nachdem sich die Metering Structure nun im Flugzeug befindet, wird sie an dem Starframe befestigt, um vom Nasmyth-Tubus und damit von der Aufhängung getragen werden zu können.
Juli 2003
3. Einbau des Primärspiegels
Der Primärspiegel als größter der drei verwendeten Spiegel, wird nun in den Teleskoprahmen eingebracht. Zunächst wird er auf einem speziellen Wagen zum Flugzeug gerollt (hier die Seitenansicht).
Da der Spiegel nun am Flugzeug angekommen ist, muss er an dem Kran befestigt werden.
Dieser hebt jetzt den 1680 kg schweren und 2,7 m durchmessenden Primärspiegel zum Flugzeugrumpf.
Der Spiegel befindet sich jetzt innerhalb des Flugzeugs, muss allerdings noch an dem Rahmen festgemacht werden.
Der Spiegel wurde nun befestigt und ist eingebaut. Noch ist er allerdings aus Schutzzwecken mit einer roten Plane bedeckt, da er sehr empfindlich auf äußere Einflüsse reagiert.
Aus dieser Perspektive in die Teleskopkabine, sieht man die gesamte Teleskopstruktur mit dem Primärspiegel (rot) und der Weitwinkel-Kamera mit ihrer Aluminium-Abdeckung auf der 8-Uhr-Position des Teleskoprings.
Teleskopstruktur, die in das Innere der bedruckten Kabine ragt. Erkennbar ist die Öffnung des Nasmyth-Tubus - zum Schutz noch mit Folie bedeckt - und der Flansch zur Befestigung der wissenschaftlichen Instrumente.
Durch Befüllen der Lagerung mit Öl ist ein Film von 30 µm Dicke entstanden, der die nahezu reibungslose Bewegung des Teleskops ermöglicht.
Dezember 2003:
Bild zweier Laser an der Hangardecke, aufgenommen mit der Weitwinkelkamera auf der Tragestruktur. Damit wird die Nachführung und die Kameraorientierung zum ersten Mal getestet.
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Auflösungsvermögen
Ein wichtiges Merkmal der Geräte ist das Auflösungsvermögen, also die Fähigkeit, Strahlung benachbarter Wellenlängen trennen zu können. In der folgenden Übersicht sind die einzelnen SOFIA-Instrumente mit ihrem Auflösungsvermögen über dem abgedeckten Wellenlängenbereich dargestellt.
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SOFIA bei seinem ersten transatlantischen Besuch in Stuttgart.
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Ankunft
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Innenansichten von SOFIA
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Abflug
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Quelle: SOFIA-Institut Stuttgart / NASA
 
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