Heilbronner Physiker kehrt von Forschungsflug zurück

Heilbronn  Ein tiefer Einblick in die Milchstraße: Klaus-Dieter Nijakowski konnte bei einem Flug mit dem Sofia-Forschungsflugzeug beobachten, wo neue Sterne entstehen - dank eines hochtechnischen Infrarot-Teleskops.

Von Carsten Friese
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Über dem Pazifik: Klaus-Dieter Nijakowski im Forschungsflugzeug Sofia. Foto: privat/Nijakowski

Als er oben war in gut zwölf Kilometer Höhe über der Wetterschicht der Erde, da war Klaus-Dieter Nijakowski froh, dass er Ohrstöpsel dabei hat. "Dort sind fast 90 Dezibel, ohne kommt man da nicht aus", erklärt der Heilbronner Astronomie-Fan.

Er erlebte lautes Zischen und Rauschen, was von Turbulenzen in der Atmosphäre und Triebwerksbewegungen des Forschungsflugzeuges Sofia stammt, in dem der 46-Jährige vor Kurzem zwei Tage mitfliegen durfte. Für den Physiker, der bei Bosch in Abstatt arbeitet und im Robert-Mayer-Sternwartenverein aktives Mitglied ist, war die besondere Tour in die USA ein unvergessliches Erlebnis.

Forschungsflüge in einer umgebauten Boeing

Heilbronner Physiker kehrt von Forschungsflug mit Infrarot-Teleskop zurück
Unterwegs über der Wetterschicht in zwölf bis 14 Kilometer Höhe: das Sofia-Forschungsflugzeug. Rechts ist die offene Luke mit dem Spezialteleskop zu sehen. Foto: Deutsches Sofia-Institut (DSI), Copyright Stéphane Guisard

Das Sofia-Projekt, eine Kooperation der US-Weltraumbehörde Nasa mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), ist ein fliegendes Observatorium mit einem eingebauten, hochtechnischen Infrarot-Teleskop. Wenn die umgebaute Boeing im Stützpunkt Palmdale nördlich von Los Angeles zu einem Forschungsflug aufbricht, stehen ferne Weiten des Weltalls, die Struktur der Materie in Molekül- und Staubwolken oder Prozesse beim Entstehen und Vergehen von Sternen im Mittelpunkt. An Bord dabei sind Forscher, Techniker und immer wieder auch astronomisch vorgebildete Gäste.

Nijakowski bewarb sich im Herbst 2017 als Gastflieger, nachdem ihn seine Frau auf einen Link im Internet aufmerksam gemacht hatte. Der frühere Heilbronner Sternwarten-Vorsitzende, der sich bei Bosch mit der Sicherheit von Bremssystemen beschäftigt, war schon als Teenager von Astronomie begeistert und mit 14 in England erstmals in einer Sternwarte. Als im Januar die Zusage kam, "war ich total glücklich".

Ein Stern, gut 5000 Lichtjahre entfernt

Jeweils rund zehn Stunden durfte Nijakowski an zwei Tagen mitfliegen; eine rund 8000 Kilometer lange Strecke über den Pazifik absolvierte das Flugzeug mit den hochempfindlichen Instrumenten auf einer Tour. Der Heilbronner erhielt den tiefblauen Sofia-Anzug als Borddress, durfte am Briefing des Forscherteams teilnehmen und der Mannschaft, die das Teleskop steuert, an ihren Rechnern über die Schulter schauen.

Was auf der Sofia-Route lag: der leuchtstarke Riesenstern "VX Sagittarii", ein roter Überriese am Ende seines Lebens, der Sternenwinde abstrahlt. Es ist ein Stern, gut 5000 Lichtjahre entfernt im Sternbild des Schützen in der Milchstraße, mit bis zu 200 000-facher Sonnenleuchtkraft, dessen Farbe wie beim Schmieden eines Hufeisens von dunkelrot über orange bis weiß übergeht.

Beobachten, wie ein Stern entsteht

Ein anderes Forschungsobjekt war der Protostern AFGL 2136 in einer dichten Molekülwolke, ein Stern, der gerade entsteht. Das Sofia-Teleskop kann mit dem Infrarot in solche Wolken reinschauen, kann über ein hochauflösendes Spektrometer auch erkennen, was in der Wolke vor sich geht. "Da werden Sie Zeuge einer Sternen-Entstehung", ist Nijakowski wenige Wochen danach noch begeistert von den Erkenntnissen, von der einzigartigen Technik.

Auf das Teleskop aufgesetzte Digitalkameras können zudem echte optische Bilder aus dem Weltraum liefern. Nur: Diese Details zu fotografieren, das war für Gäste an Bord verboten. Die Forscher wollen ihre Ergebnisse verständlicherweise selbst auswerten. "In zwei Jahren", schätzt der Heilbronner, "kann man von den Ergebnissen lesen."

Ein Stern, schwerer als die Sonne

Heilbronner Physiker kehrt von Forschungsflug mit Infrarot-Teleskop zurück

Geballte Technik: Rückseite der hochempfindlichen Teleskopeinheit mit dem Messinstrument Exes.

Ein Supernova-Überrest war ein weiteres Objekt, das vom 17 Tonnen schweren Sofia-Teleskop erfasst wurde. Da geht es um einen Stern, wesentlich schwerer als die Sonne, der in sich zusammenfällt, weil er das eigene Gewicht nicht mehr halten kann - und dann explodiert. "Da fliegen auch schwere Elemente wie Eisen ins Weltall", verdeutlicht Nijakowski. Was passiert mit einem solchen Supernovarest, wenn er auf einen Molekülnebel trifft? Welche Stoffe befinden sich in der Übergangsschicht und welche Strömungsverhältnisse herrschen dort? Darüber soll Sofia Auskunft geben.

Im Hintergrund steht immer auch die Frage, warum die Erde so entstanden ist, wie sie ist. Und wie vorkommende Stoffe auf den blauen Planeten kamen - die Erklärung der Geburt der Erde sozusagen, die immer noch in vielen Details unerforscht ist.

Das Infrarot-Teleskop: Hochsensible Technik

Die Vorderfront des hochsensiblen Teleskops, Herzstück der komplexen Technik, hat der Heilbronner nicht zu Gesicht bekommen. Um die Apparatur zu schützen, geht die garagentorartige Luke erst bei rund 11 000 Meter Flughöhe auf. Teleskopspiegel, Zahnkranzantrieb und Gleichstrom-Linearmotoren für alle Bewegungsrichtungen gehören zum Baukörper, ein optischer Tunnel in spezieller Kohlefaserbauweise leitet das Infrarotlicht weiter.

Die abdichtende Teleskopeinheit bildet einen Abschluss zum Flugzeuginnenraum. Der ist nötig, weil das Teleskop (außen) im Gegensatz zu direkt angeschlossenen Instrumenten innen (zum Beispiel Materie-Spektrograf Exes) einem geringeren Luftdruck und niedrigeren Temperaturen ausgesetzt ist. Alles muss dicht sein, damit die Druckunterschiede gewährleistet sind. Ansonsten würde es für Mensch und Technik im Flieger problematisch in dieser Höhe.

Eine einmalige Chance

Heilbronner Physiker kehrt von Forschungsflug mit Infrarot-Teleskop zurück

Geballte Technik: Rückseite der hochempfindlichen Teleskopeinheit mit dem Messinstrument Exes.

Was von der insgesamt einwöchigen Reise in die USA bleibt? "Es war gigantisch, sensationell, genial", sagt der 46-Jährige. Der Mix aus faszinierender Technik und der Chance, Top-Forschern bei der Arbeit zuzusehen und sich alles erklären zu lassen, war für ihn "ein absolutes Highlight in meinem Leben". Ein kostenloses dazu - wer ausgewählt wird, erhält Anflug- und Hotelkosten bezahlt, der Forschungsflug ist gratis. An Bord gab es Wasser zu trinken - nur Sandwiches für den Hunger zwischendurch musste Nijakowski sich vor dem Start selbst besorgen.

Der Heilbronner würde "sofort" noch einmal mitfliegen. Doch er weiß, dass viele andere auch einmal in den Genuss der besonderen Galaxie-Tour kommen möchten.

Das Millionenprojekt stockt

Dass Sofia noch nicht das absolute Premiummodell der Weltraumforschung ist, veranschaulicht der Heilbronner Physiker an einem Beispiel. Sofia hat eine Reichweite von mehreren hundert Millionen Lichtjahren, wenn es klare Objekte gibt. Um aber bis zum Anfang des Universums sehen zu können, benötige man das gerade in der Entwicklung stehende James-Webb-Teleskop, das die Weltraumagenturen Nasa, Esa und CSA vorantreiben. Es soll einige Milliarden Lichtjahre weit blicken können. "Da wird man hoffentlich die allerersten Sterne im Universum analysieren können", blickt Nijakowski gespannt voraus.

Die Krux an dem millionenschweren Projekt: Es stockt - wegen technischer Probleme. Unterdessen müssen eben etwas kleinere Forschungsleuchttürme wie Sofia Antworten auf wichtige Fragen über die Weiten des Weltalls geben.

 

Das Sofia-Projekt

Der Name "Sofia" steht für "Stratosphären- Observatorium für Infrarot-Astronomie" und ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der National Aeronautics and Space Administration (Nasa) der USA. Der wissenschaftliche Betrieb wird auf deutscher Seite vom Deutschen Sofia-Institut (DSI) der Universität Stuttgart koordiniert, auf amerikanischer Seite von der Universities Space Research Association (USRA). Die Entwicklung der deutschen Instrumente ist finanziert mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft (MPG) und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG).

Das Teleskop mit einem Spiegel von 2,70 Meter Durchmesser ist in Deutschland gebaut worden. Das Flugzeug, eine umgebaute Boeing-747-Verkehrsmaschine, hat die Nasa gekauft. Etwa eine Million US-Dollar kostet ein eintägiger Flug. Rund 100 Flüge sind pro Jahr angesetzt, 15 bis 30 Personen fliegen jeweils mit. Neben Forschern, Technikern und Sponsoren werden auch an Astronomie stark interessierte Bürger mitgenommen. Ein Komitee wählt aus Bewerbungen die Mitflieger aus.

Ziel der Forschungsflüge ist, Fragen zur galaktischen Astronomie und zur Entstehung des Sonnensystems zu beantworten. Seit 2008 steht Sofia am Nasa-Standort Palmdale/Kalifornien. 2013 begann nach vielen Testjahren der offizielle Beobachtungsbetrieb der fliegenden Sternwarte.

Weitere Infos: www.dlr.de

 
 
 
 
 

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