Самолет-телескоп Boeing 747SP: как навечно приземлили «звездолет Энтерпрайз»

Летающая лаборатория – совместный проект немецкого и американского космических агентств (DLR, NASA). Ее эксплуатация стартовала в 2010-м году. Через 12 лет было подписано соглашение о завершении полетов, обслуживание которых стоило 85 млн долларов в год.


Оба космических агентства согласились с рекомендациями Национального совета Академии наук США. Именно он определяет, на какие исследования будут выделяться бюджетные деньги в ближайшее десятилетие. Разговоры о закрытии проекта велись еще с 2014 года, однако стратосферная обсерватория тогда перенесла финансовые трудности. Тем не менее, проект, осуществляемый на самолете, выпущенному в 1977 году, 29.09.2022 закрыли.

Почему исследуют космос из самолета

Первый вопрос, который возникает: а зачем это надо? Есть наземные телескопы, а также орбитальные («Хаббл»). Однако, с помощью первых можно изучать только конкретный небесный сектор, причем в строго определенный отрезок времени. Но главное достоинство телескопа на борту лайнера в том, что он летает выше огромной массы водяного пара, которая поднимается из тропосферы и поглощает инфракрасное излучение.


Что касается орбитального телескопа, то для изучения конкретного участка неба махину приходится перемещать. А сделать это в условиях космоса совсем непросто. С помощью самолетной обсерватории появляется возможность сфотографировать нужную часть неба в любое время.

Например, в 2011 году наблюдать затмение Плутона можно было только с борта самолета: на тот момент – в единственной обсерватории на Земле, позволившей запечатлеть редчайшее явление. Еще бортовую лабораторию можно назвать «запасным вариантом» на случай, если орбитальный телескоп выйдет из строя.


Обсерватория на борту воздушного судна не подвержена воздействию космического мусора.

Первопроходцы самолетных обсерваторий

В 1965 году астроном Дж. Койпер впервые решил наблюдать Венеру в ИК-диапазоне из узкофюзеляжного лайнера Convair CV-990. Через три года физик из США Ф. Лоу изучал Юпитер в свой двенадцатидюймовый телескоп, размещенный на самолете Learjet. Убедившись в перспективности подобных исследований, в 1969 году NASA стало разрабатывать проект КАО, в переводе – «Воздушная обсерватория Койпера» (по имени первопроходца). Для реализации идеи использовали летательный аппарат С-141, на котором разместили телескоп диаметром 36 дюймов (91,44 см).


Благодаря КАО, открыли кольца вокруг Урана, изучили атмосферу Плутона. Срок службы летающей лаборатории подошел к концу в 1995 году. Но уже в 1984-м NASA опубликовало проект по оборудованию «Боинга-747» телескопом диаметром в 3 м. К идее подключились немцы, пообещавшие профинансировать 20% расходов. Соглашение подписали в 1996-м. Проект назвали «София».


Наблюдения за небесными телами велись с высоты 13 км: получалась картинка, по качеству близкая к фото с орбитального телескопа.

О самолете проекта SOFIA

Это Boeing 747SP – укороченная версия пассажирского лайнера 747-200. Модель представили в 1973 году. Помимо уменьшенного корпуса, самолет получил облегченные крылья и упрощенную для них механизацию. Снижение веса на 20 т при тех же четырех моторах позволило «Боингу» летать выше и с большей скоростью.


Как раз такая машина как нельзя лучше подходила для миссии SOFIA. Лайнер на высоте в 13 км облетает 99% поднимающегося водяного пара. Самолет с номером N747NA с 1977 года использовался, как обычный пассажирский.


В 1986 был перепродан другому авиаперевозчику, в 1995-м отправлен на хранение. В 1997-м машину расконсервировали, и ее приобрело НАСА. В следующем году началось переоборудование самолета в «летающий телескоп».


В первую очередь установили громоздкую дверь, способную закрываться (открываться) прямо во время полета. За ней – зеркальный телескоп диаметром 2,5 м, а также противовесы и стабилизаторы, придающие прибору устойчивость в ходе проведения наблюдений.


Салон переоборудовали так, чтобы ученым можно было работать в полете. Впервые самолет для проведения исследований поднялся в небо в 2010 году. Тогда удалось заснять ядра галактики М82 и Юпитер.

Конструкция телескопа

Это зеркало диаметром 2,7 м, которое, накапливая свет, фокусирует его. Отражающая поверхность, сделанная из алюминия, тщательно отшлифована и вогнута.


Световой поток попадает на основное зеркало, потом на передний край телескопа и, в конце концов, в фокальную плоскость, где располагается прибор-регистратор.


В основе зеркала – композит из стеклокерамики под названием Zerodur. Интересен тем, что имеет тепловое расширение, равное нулю. Еще один отражатель сделан из карбида кремния. На полировку зеркал ушло несколько месяцев!

Отдача от проекта

Перечислять можно очень долго: за время существования летающей обсерватории на ее борт поднимались тысячи ученых. И каждый из них открывал что-то новое. Ограничимся наиболее значимыми исследованиями.


В 2015 году было измерено содержание атомарного кислорода на Марсе. Это позволило понять, что планета довольно «дружелюбна» к подземным микробам. В этом же году с помощью бортового телескопа удалось исследовать планеты, находящиеся за пределами Солнечной системы. Изначально считалось, что проекту SOFIA это не по силам.

Также было обнаружено, что кометы содержат воду, похожую на земную. Выяснилось: атмосфера Плутона гораздо прочнее, чем считалось ранее. В 2020 году сделан доклад о существовании на обращенной к Земле стороне Луны молекул воды.

Закрытие

Финансовые неурядицы сопровождали проект с самого начала. Еще за год до первого полета выделяемая сумма увеличилась с расчетных 185-ти до 330 млн «зеленых». За первые 5 лет исследований потрачено почти 614 млн вместо планируемых 265 млн долларов. Далее «снежный ком» только разрастался. Первый раз летающую обсерваторию чуть не закрыли в 2014 году: американцы потребовали от немцев увеличить финансирование.


Например, выяснилось: час полета обходился в 100 тыс. долларов. Но все же законодатели США проект поддержали и к 2015 году деньги были выделены. Глава миссии SOFIA даже заявил, что обсерватория проработает до 2014 года. Однако «гром все же грянул»: в 2020-м Дональд Трамп представил бюджетный проект, где на SOFIA денег не предусматривалось. В следующем году Национальный совет Академии наук порекомендовал NASA отказаться от дальнейшего использования летающей лаборатории.

Была озвучена и причина охлаждения интереса к проекту: указывалось, что уровень научных изысканий несоизмерим с объемом финансирования. Короче, за эти деньги можно было сделать и больше. В пример ставили другие программы, которые показали высокий уровень исследований при аналогичном финансировании. Несмотря на протесты американских и немецких ученых, проект закрыли.


В 2022 году самолет совершил 144 вылета, поднявшись в небо последний раз 28 сентября. Летающую обсерваторию отправили в авиационный музей штата Аризона. Уникальное оборудование собираются применять для иных исследований. Но не исключено, что оставят в музее.