Wer oder was ist SOFIA?

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1 Wer oder was ist SOFIA? Sofia, das ist ein Mädchenname. Sofia ist aber auch die Hauptstadt von Bulgarien. Wenn wir von Sofia sprechen, meinen wir aber etwas ganz anderes! Sofia ist nämlich eine Abkürzung, und deshalb schreiben wir auch SOFIA. SOFIA, das bedeutet StratosphärenObservatorium für Infrarot Astronomie. Hört sich das etwas kompliziert an? Dann wollen wir einmal versuchen, das zu erklären. Beginnen wir einfach mit dem ersten Wort. Was ist eine Stratosphäre? Über der Erdoberfläche befindet sich Luft. Wir sprechen auch von der Lufthülle oder Atmosphäre der Erde. Diese Atmosphäre hat verschiedene Schichten. Im Bild unten siehst du, wie diese Schichten heißen und in wie vielen Kilometern Höhe sie sich befinden.

2 Die unterste Schicht der Erde heißt "Troposphäre" und darüber kommt die "Stratosphäre". Weil das S in SOFIA für "Stratosphäre" steht, ist SOFIA also etwas, das sich in dieser Höhe befindet. Tatsächlich ist SOFIA ein ganz besonderes Flugzeug, nämlich eine umgebaute Boeing 747SP, welches in der Stratosphäre fliegt, meist in ca. 13 Kilometern Höhe. Warum aber sprechen wir von einem "Observatorium", also dem Ob in SOFIA? Ein Observatorium ist ein Ort oder ein Gebäude, von dem aus man beobachtet. Also zum Beispiel eine Sternwarte, von der aus man den Weltraum beobachten kann. Die meisten Sternwarten sind Gebäude, die auf dem Erdboden stehen. SOFIA aber ist eine fliegende Sternwarte, weil in ihr ein Teleskop (Fernrohr) eingebaut ist. Deshalb ist SOFIA ein Observatorium. Auf dem nächsten Bild siehst du SOFIA. Ganz hinten ist eine große Luke geöffnet, hinter welcher sich das Teleskop befindet. Das F in SOFIA steht für das Wörtchen "für". Das müssen wir vermutlich nicht erklären. Aber was bedeutet "Infrarot", also das I in SOFIA?

3 Wir sehen mit unseren Augen. Dabei sehen wir das Licht, das in unser Auge fällt. Licht nennen wir manchmal auch "Strahlung". Schließlich sind es ja Lichtstrahlen. Aber es gibt auch Strahlen, die unser Auge nicht sehen kann. Das ist so ähnlich wie bei Tönen. Sehr hohe oder sehr tiefe Töne können wir Menschen nicht mehr hören. Manche Tiere dagegen schon. So ist es auch bei der Strahlung. Wir Menschen sehen nur einen kleinen Teil der Strahlen. Auf dem Bild oben siehst du in der Mitte die für uns sichtbaren Farben. Links und rechts davon siehst du unsichtbare Arten der Strahlung. Dazu gehört zum Beispiel die UV-Strahlung, welche einen Sonnenbrand verursachen kann. Oder die Radiowellen, welche dein Handy nutzt. Oder die Röntgenstrahlen, welche du vielleicht von einem Arzt kennst. Oder die Mikrowellen, die wir in unserer Küche nutzen. Direkt neben dem sichtbaren Licht befindet sich aber auch die Infrarotstrahlung. Infrarot ist also eine Art von Strahlung, die wir mit unserem menschlichen Auge nicht sehen können. Mit speziellen Kameras können wir die Infrarotstrahlung aber sichtbar machen. Die Kamera in deinem Handy sieht zum Beispiel einen Teil der Infrarotstrahlung. Das kannst du in einem kleinen Experiment testen. Das kleine Lämpchen einer Fernbedienung gibt

4 nämlich Infrarotstrahlung ab. Halte das Lämpchen vor die Kamera deines Handys und drücke verschiedene Tasten auf der Fernbedienung. Du siehst plötzlich unsichtbare Strahlung mithilfe deines Handys! Jetzt kannst du sogar ein weiteres Experiment durchführen. bringe zwischen die Fernbedienung und deine Kamera zum Beispiel eine schwarze Folie oder eine Flasche Cola. Dabei erkennst du eine besondere Eigenschaft der Infrarotstrahlung. Sie dringt nämlich durch diese Hindernisse hindurch! Dies ist - wie wir gleich sehen werden sehr wichtig! Es gibt aber leider etwas, durch das die Infrarotstrahlung nicht hindurch kommt. Und das ist Wasser und Wasserdampf. Teste das mit diesem Experiment: Bringe Wasser zwischen eine Infrarotlampe und deine Hand. Über und neben dem Wasser spürst du die Strahlung als Wärme. Hinter dem Wasser kommt jedoch nichts an.

5 Für die Astronomen ist das ein echtes Problem. Und jetzt sind wir schon beim A in SOFIA, der Astronomie. Die Astronomie ist eine Wissenschaft, die sich mit dem Weltall beschäftigt. Also mit den Sternen und Planeten zum Beispiel. Gerne möchten die Astronomen die Infrarotstrahlung beobachten, die uns aus dem Weltraum erreicht. Dummerweise kommt diese aber nicht durch Wasserdampf hindurch und Wasserdampf befindet sich überall in der Luft. Es gibt also nur eine Möglichkeit: Man muss es schaffen, so hoch zu fliegen, dass man sich über dem Wasserdampf befindet. Genau aus diesem Grund fliegt SOFIA auch so hoch in der Stratosphäre! Bild: Infarot-Satellit HERSCHEL, Natürlich könnte man auch einen Satelliten bauen, der noch höher fliegt. Der hätte aber zwei Nachteile. Erstens müsste dieser ständig gekühlt werden. Das Kühlmittel geht meistens nach 2-3 Jahren zu Ende und der Satellit wäre dann nutzlos. Außerdem dauert es oft über 10 Jahre, bis ein Satellit fertig gebaut und gestartet ist. In dieser Zeit entwickelt sich die Technik weiter. Es gibt zum Beispiel immer bessere Kameras, sodass die Technik in Satelliten immer schon veraltet ist. Weil SOFIA aber immer wieder landet, kann man bei ihr sowohl das Kühlmittel austauschen als auch immer neuere und bessere Instrumente einbauen!

6 Aber warum wollen die Astronomen eigentlich unbedingt die Infrarotstrahlung aus dem Weltraum beobachten? Das hat eigentlich zwei Gründe! 1) Die Astronomen interessiert, wie Sterne - also Sonnen - entstehen. Wir wissen, dass Sterne zu Beginn ihres Lebens noch nicht so heiß sind wie unsere Sonne. Deshalb geben sie auch noch kein sichtbares Licht ab. Kalte Objekte wie junge Sterne strahlen aber im Bereich des Infrarot. Wenn man also kühle Objekte im Weltraum beobachten will - und davon gibt es sehr viele - benötigt man dazu die Infrarotstrahlung. 2) Viele Objekte befinden sich hinter Wolken aus Staub. Staubwolken gibt es in unserer Milchstraße viele. Diese lassen das sichtbare Licht nicht hindurch. So, wie das Cola in deinem Versuch. Infrarotstrahlung durchdringt jedoch diese Staubwolken. Wenn wir das Universum im Infrarot beobachten, sehen wir oftmals also viel weiter. Wir sehen zum Beispiel bis zur Mitte unserer eigenen Galaxis (Milchstraße), wo sich ein schwarzes Loch befindet. Außerdem sind gerade auch junge Sterne immer von einer Staubwolke umgeben. Mit einem Infrarotteleskop sehen wir in diese Wolken hinein. Rechts siehst du eine Aufnahme im sichtbaren Licht. Eine Staubwolke schluckt das Licht der Sterne dahinter. Rechts sehen wir die Wolke im Infrarot. Wir blicken durch sie hindurch.

7 Und hier siehst du ein Bild vom Zentrum unserer eigenen Galaxis: Im sichtbaren Licht könnten wir dies nicht sehen. Wir sehen hier, wie Sterne und jede Menge strahlendes Gas um etwas kreisen, was wir selbst aber nicht sehen können. Dies ist das Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxis, welches man auch mithilfe von SOFIA indirekt beobachten kann! Übrigens hat SOFIA noch einen Vorteil. Viele besondere astronomische Ereignisse kann man nur von bestimmten Orten der Erde aus beobachten. Im Gegensatz zu einer normalen Sternwarte hat SOFIA die Möglichkeit, zu diesen Orten zu fliegen und zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort zu sein. Dabei kann man sich vorstellen, dass es technisch gar nicht so einfach ist, so etwas wie SOFIA zu bauen. Bist du schon einmal geflogen? Dann weißt du, dass es in einem Flieger immer etwas wackelt. Manchmal stark. Manchmal so schwach, dass man es kaum spurt. Die Vergrößerung des Teleskops in SOFIA ist aber so hoch, dass das Flugzeug nicht wackeln darf. Wie schafft man das? Die Antwort ist einfach: Überhaupt nicht!

8 Ein Flugzeug wackelt immer. Deshalb ist das Teleskop, welches du im nächsten Bild siehst, auf eine ganz besondere Basis gebaut. Die Lagerung des Teleskops wurde in Deutschland entwickelt und gebaut. Deshalb ist SOFIA auch ein Projekt der amerikanischen Weltraumbehörde NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR. Die besondere und technisch sehr aufwändige Lagerung des Teleskops gleicht fast alle Schwingungen und Turbulenzen aus, sodass man fast immer ein scharfes Bild bekommt. Bei sehr heftigen Turbulenzen kann es aber auch vorkommen, dass eine Beobachtung nicht möglich ist. Für die Wissenschaftler ist dies natürlich oft bitter, weil sie dann auf eine neue Gelegenheit warten müssen. Achja: Wer fliegt eigentlich an Bord von SOFIA mit? Zur Crew gehören natürlich zwei Piloten, meist Testpiloten des amerikanischen Militärs. Außerdem befinden sich an Bord von SOFIA die Wissenschaftler und verschiedene Techniker, welche das Teleskop und die Instrumente bedienen und überwachen. So sind in der Regel meist rund 15 Personen an Bord. Manchmal erhalten auch Lehrer die Möglichkeit, bei SOFIA mitzufliegen...

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