国庆福利:SOFIA红外望远镜图赏

Hi,国庆假期嘛,福利应该多一些,正好赶上这个周末有个很难得的机会,跟着一批在Pasadena开会的天文学家参观了正在加州Palmdale的NASA Dryden Aircraft Operations Facility (DAOF)休整的SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy) 红外望远镜;SOFIA是一架搭载在波音747飞机上面的2.5米口径红外望远镜,在飞机的帮助下,可以避开低层大气的水气干扰,获得中红外到远红外的观测能力;

SOFIA不是第一架这样的设备,很多年以前,Kuiper天文台 Airborne Observatory (KAO)就用一驾1m不到口径的望远镜为远红外天文学的发展开辟了道路,其中包括了天王星环和冥王星大气的确认这样重要的发现,KAO于1995年退役,这之后不久,NASA和德国开始合作KAO的接班人,就是SOFIA,只不过这个项目在研发的过程中也遇到了很多的困难,拖延了很久,今天听了项目科学家的介绍,才理解这其中的困难,首先是望远镜和设备的全部重量已经超过了波音747飞机的一般载重要求,加上大部分的重量都会集中在机身的尾部,所以飞机的结构都要重新设计改造;其次,望远镜在观测的时候要打开机舱,所以会对飞机飞行时的空气动力学状态产生显著的影响,在望远镜的设计上也要格外的小心;此外,还有各种各样的问题,总之,是一个比想象中困难要大的项目,但是很值得高兴的是,目前的SOFIA已经开始做科学飞行,并测试不同仪器的观测能力了。和空间望远镜相比,SOFIA还是会受到地球大气的干扰,而且望远镜口径被机舱大小限制,2.5米已经接近极限,观测中飞机的抖动等外在干扰似的SOFIA永远不能工作在最好的分辨率状态,不过,SOFIA有着20年的预期使用寿命,可以更换设备,这些也是别的设备没有的能力;在Herschel退役以后,到前途未卜的SPICA上天之前,可能红外天文学,尤其是远红外天文观测上会有一段”空窗期“,而SOFIA就成了天文学家们唯一的依赖。好了,废话不多说了,关于SOFIA的详细信息,请大家参考上面给出的网站链接,下面,看图说话!

毕竟是NASA的研究机构嘛,所有的参观者都要用提前提供护照等有效个人信息,并在参观中随时佩戴这个小小的卡片

NASA Dryden Aircraft Operations Facility (DAOF),其实就是一个机场加上这个巨大的机库,建在一片风景如画,鸟不拉屎的加州戈壁中。

SOFIA真容,第一次近距离的接触波音747sp飞机,第一感觉就是。。。真大;不过这个角度看,这个大家伙的确很漂亮!

虽然还没有展现全部的科学能力,但是SOFIA已经在科学产出上迈出了第一步,在参观前,特地安排了几位SOFIA项目组中的科学家进行介绍

几位给我们做导游的工作人员,都是如假包换的SOFIA项目科学家,可惜没有记住他们的名字,随后的参观是分组进行,我们跟的是左边的德国大叔,他是带着GREAT仪器从德国飞过来的,完成了交接后即将返回德国,虽然要赶3个小时以后的飞机,还是很耐心的给我们做了一次导游

SOFIA的机舱里已经全然不见了747应有的豪华和舒适,到处是各种电缆和设备,在机舱的前部是PI控制台,观测的指挥中心

这样的机舱看上去其实更帅一些,可以看到SOFIA还是有一些座椅的,除了给观测的技术人员和科学家,SOFIA还有一个很好的教师项目,选择来自美国和德国的中学教师全程参加观测,然后把所见所闻带回课堂。

这就是SOFIA上望远镜的真容了,在机舱里只能看到这些,这个叫Hans的老爷爷在很耐心的介绍SOFIA项目的历史和望远镜的情况;在老爷爷身后可以看到一个圆形的洞,这就是SOFIA望远镜接驳科学设备的地方,从德国带来的GREAT设备刚刚被拆卸下来进入实验室做进一步测试;望远镜的是指向机舱侧方的,图中看到望远镜右方的一个向右上方延伸的架子是望远镜的配重系统

望远镜光路与设备连接处的特写。

头一次看到这样的机舱,很高科技的感觉。

站在SOFIA机舱能到达的最后部看过去,还是很宽敞的,甚至比一般的望远镜的观测室都要宽敞呢。

在出去之前给SOFIA最后一张写真

波音747的驾驶舱,很有幸的能参观一下,这是一架比较老的747飞机了;话说这驾驶舱里的设备和按钮也太多了吧。。。

哈哈,坐到747的机长的位置上了,很爽,可惜不会开。

从另一个角度看SOFIA的机头,美国和德国国旗并排摆放。

机身尾部的这个”大包“就是望远镜的观测窗口,可惜的是为了保持镜面清洁,不能打开,所以,实际上很遗憾的看不到望远镜的真容。

在SOFIA的第一批科学仪器中,德国负责建造的GREAT(German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies)是一架重要的科学设备,是工作在60-200微米的光谱仪。站在旁边的是来自德国的仪器科学家,这个很可爱的大哥说三分钟后就要去赶飞机了,而且还要换衣服,但是还是留给了我们1分钟做讲解。

大哥走后,Hans老爷爷继续给我们讲解仪器,这是一个有两个远红外通道的光谱仪,具体的细节我真的也不是很懂,大家还是参考上面的链接吧。

在另一间实验室里拜访着另一个科学仪器:HIPO:High-speed Imaging Photometer for Occultations,这是一架光学快速成像设备,主要用来观测各种掩星现象,SOFIA可以通过飞到云层以上,确保掩星现象的观测不受云层干扰;此外,如果我没听错的话,HIPO似乎还可以进行Kuiper带天体的观测。

来自HIPO设备组的科学家进行讲解,他们前不久刚刚进行了一次测试观测,成功的观测到了冥王星的掩星现象,为了完成观测,SOFIA飞行了10个多小时,整个掩星过程,持续了1分钟。。。。。

实验室里的另一个大家伙,不过这个不是科学仪器,而是用来检验科学仪器的;由于747的飞行费用实在很贵,总飞上去进行仪器测试实在是消受不起,必须要在实验室里进行大多数的基本测试,在这个大管子的另一端是一个模拟黑体辐射的光源。

测试设备的一段,这个接口和SOFIA望远镜上的大小是一样的,大多数仪器都要在这里接受基本的测试,目前SOFIA已经有4个仪器基本可以工作了,除了在这里的GREAT和HIPO,Cornell大学和UCLA还在对他们主持建造的仪器进行进一步的测试。

这个东西叫做Focus Chopped Light Source,就是前面说的那个用来模拟黑体辐射的光源,这里的科学家介绍说,目前这个光源还不够完美,将来还有更多的工作要做。

参观到此结束了,最后再申请的回望一眼美丽的SOFIA

波音747的机腹和起落架特写,16个大轮子,很壮观

在回来的路上偶遇这两个家伙,原来F117A已经到了可以放在广场上让人随便摸的境地了吗?

主办方很体贴的送了一些小玩意,不虚此行啊

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23 Replies to “国庆福利:SOFIA红外望远镜图赏”

    • ZhiyuZhang

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      按道理高空气球可以飞更高. 但是波音更大, 载重多,安全性能好, 仪器维护方便, 执行更给力. 可以设计航线进行各种飞行.

      仪器尾部的“大包” 是望远镜所在处.

  1. ZhiyuZhang

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    “SOFIA飞行了10个多小时,整个掩星过程,持续了1分钟” . 应该不会只为了这一分钟的上天飞10个小时的. 每次飞行他们有比较明确的时间安排,飞行的角度, 方向,航线,都和需要观测的源的俯仰和时间安排相关,一次观测应该至少测10多个项目.

    • Song Huang

      Chromium 14.0.835.186 Linux

      这次飞行还是真的只为了这一分钟去的,因为Sofia一次只能携带一件仪器,然后这个仪器仍然在测试,而且只能观测掩星,而且冥王星掩星又只能在南太平洋海域观测到,所以。。。。介绍测试的哥哥特意说,这个是地面成本最高的天文数据之一

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