Leitung

Prof. Dr. Alfred Krabbe

Technology Advisor

Prof. Dr.-Ing. Jörg Wagner

Deputy SMO Director (Kalifornien)

Dr. Hans Zinnecker

Geschäftsleitung

Dr. Thomas Keilig

Bildungs- und Öffentlichkeitsarbeit

Dr. Dörte Mehlert


Deutsches SOFIA Institut
Pfaffenwaldring 29
70569 Stuttgart

Tel. +49 (0)711/685-62379
Fax +49 (0)711/685-63596

 


 

Bauverlauf

Das SOFIA-Teleskop wurde im Auftrag des DLR von den Firmen MT Aerospace AG und Kayser-Threde GmbH entwickelt und gebaut. Dutzende von weiteren Firmen aus Europa haben im Unterauftrag von MT-Aerospace/Kayser-Threde an der Entwicklung des Teleskops mitgearbeitet.
Die wichtigsten Meilensteine der Bauphase werden hier in chronologischer Reihenfolge kurz beschrieben

 

September 1997:
Rohling des SOFIA-Hauptspiegels wird zur Weiterbearbeitung ausgeliefert

2,7 m beträgt der Durchmesser des Hauptspiegels. Er besteht aus "Zerodur" Glaskeramik von SCHOTT, einem Material Ähnlich den "Ceran" Glaskeramik Kochflächen in modernen Küchen, das extrem unempfindlich auf Änderungen der Temperatur reagiert. Knapp 4 t wog der Rohling, der bereits eine sphärische Oberfläche und die zentrale Bohrung für die Halterung des Tertiärspiegels aufweist.

Rohling des Primärspiegels bei Schott, Copyright: Schott
Prototyp des Secundärspiegelantriebs, Copyright: Kayser-Threde

Februar 1999:
Prototyp des Sekundärspiegelantriebs fertiggestellt

Der Sekundärspiegel kann verschiedene Bewegungen ausführen. Die wichtigste Funktion ist das sogenannte "Choppen", bei dem der Sekundärspiegel um einen kleinen Winkel hin- und hergekippt wird, damit das Teleskop auf zwei verschiedene, aber nahe beieinanderliegende Punkte am Himmel im Wechsel schaut. Mit dem beweglichen Sekundärspiegel kann man auch den Brennpunkt einstellen und die Schwingungen niederer Frequenzen korrigieren.

Juli 1999:
Sekundärspiegel fertiggestellt

Der Sekundärspiegel hat einen Durchmesser von 34 cm und besteht aus Siliziumcarbid (SiC). Ähnlich dem Hauptspiegel hat auch er eine leichtgewichtete Struktur. Der Sekundärspiegel hängt an drei Armen befestigt ungefähr 1,8 m über dem Primärspiegel.


Herstellung der Lagerkugel

Als erstes Teil der tragenden Struktur ist die Lagerkugel fertig geworden. Sie wurde in einem Gussverfahren hergestellt. Später wird sie über den das Zylinderrohr des Nasmyth-Tubus geschoben. Ein dünner ölfilm zwischen der Lagerkugel und den Lagerringen im Druckschott erlaubt die reibungsfreie Bewegung des Teleskops. Nach einer Nickelbeschichtung wird die Oberfläche noch mechanisch bearbeitet werden, damit Kugelgestalt und Oberfläche perfekt sind.


Leichtgewichtung des Hauptspiegels

120 Sacklöcher sind in die Rückseite des Spiegels gefräst worden. Die Masse beträgt nur noch ca. 900 kg. Die Rückseite hat eine honigwabenartige Struktur. Teilweise sind die Stege nur noch 7 mm dick. Diese Arbeiten dauerten 18 Monate. Weitere Arbeitsschritte bis zum Sommer 2000  sind Feinschliff und Politur der optischen Fläche.

Primärspiegel nach der Leichtgewichtung, Copyright: Reosc
Prototyp eines Lagerkreises, Copyright: MAN Technologie

September 1999:
Gyroskop

Prototyp des Gyroskops, mit dem SOFIA stabilisiert wird. In diesem Zylinder befindet sich eine aufgewickelte Glasfaser von 3 km Länge. Für jede Richtung gibt es je einen Kreisel, der an der Teleskopstruktur befestigt ist und an dem sich das Nachführsystem des Teleskops ausrichtet. Von Zeit zu Zeit wird die Position der Kreisel mit den Aufnahmen der Kameras verglichen und bei Bedarf abgeglichen.

Juni 2000:
Lagerringe

Das Gegenstück zur Lagerkugel (siehe weiter unten) sind zwei Ringe, die die Kugel von zwei Seiten umfassen. Ein feiner Ölfilm erlaubt die fast reibungsfreie Bewegung der Lagerkugel um +/- 3° in allen Richtungen gegen diese Ringe (hydrostatisches Lager). Die Ringe wurden geschmiedet und danach weiter bearbeitet. Ihr Durchmesser beträgt ungefähr 1,6 m, das Gewicht eines Ringes ca. 200 kg.

Juli 2000:
Teleskopaufhängung

Ein weiteres schwergewichtiges Teil von 600 kg ist fertig geworden, ein Teil der inneren Aufhängung, der sogenannten "inner cradle". Die Bewegung der Lagerkugel gegen die Lagerringe ist beschränkt auf +/- 3°. Um eine größere Bewegung um 90° in vertikaler Richtung zu erreichen, braucht man ein weiteres Lager, das auf diesem Schmiedeteil aufbaut


Vibrationsisolatoren

Um die Vibrationen der Triebwerke vom Teleskop fernzuhalten, wurde eine Art Stossdämpfersystem konstruiert. Zwölf dieser Vibrationsisolatoren sind kreisförmig zwischen Drehachse und Druckschott angeordnet. Sie haben Ähnlichkeit mit Autoreifen, jedoch muss der Druck während des Flugs ständig geprüft werden. Wenn das Teleskop seine Richtung gegenüber der Flugzeugwand verändert, wird der Druck erhöht.

August 2000:
Glasfaserkreisel

Die drei Glasfaserkreisel zur Stabilisierung des Teleskops sind fertig geworden. Sie werden an der Teleskopstruktur - zwischen Nasmyth-Tubus und Drehflansch - in der offenen Kabine angebracht. Die Genauigkeit, mit der das Teleskop an einem Punkt am Himmel stehen bleiben kann, beträgt 0,2 arcssec. Das entspricht der Aufgabe, ein Einpfennig-Stück auf eine Entfernung von 16 km zu fixieren.

September 2000:
Nasmyth-Tubus

Der Nasmyth-Tubus, der in der Druckwand gelagert ist, ist fast fertig. Er wurde aus Kohlefaser-verstärktem Kunststoff (CFRP) mit einer Wandstärke von nur 30 mm hergestellt. Die Fasern wurden in verschiedenen Richtungen um eine Form gewickelt, um hohe Festigkeit und Belastbarkeit zu erzielen. Ein ca. 1 m langes Stück des hier gezeigten Tubus wird zur Bestimmung der mechanischen Werte später abgetrennt.

Oktober 2000:
Politur des Primärspiegels

Die mechanischen Arbeiten am Primärspiegel nähern sich dem Ende. Nach der Leichtgewichtung und dem Ankleben von Halterungen wurde die Oberfläche des Primärspiegels zu einem Paraboloid geschliffen. Im Moment finden die letzten Politurarbeiten statt. Bevor das Teleskop zu wissenschaftlichen Messungen eingesetzt wird, wird die Oberfläche noch mit Aluminium beschichtet werden.

Dezember 2000:
Mehr zur Teleskopaufhängung

Die Lagerung des SOFIA-Teleskops ist eine ganz entscheidende Sache. Bei der Firma Voest MCE in Österreich ist im Auftrag von MAN Technologie die Haupttragstruktur des Teleskops zusammengeschweißt worden (siehe Juli 2000). Die abgebildete Struktur wiegt 1.9 Tonnen und hat einem Durchmesser von 2.5 m. Die sprühenden Funken entstanden beim Beschleifen der Schweißnähte.

März 2001:
Montage und Vermessung der Lagerringe

Beide Lagerringe sind in der "Inner Cradle" montiert und werden hier gerade vermessen. Die Lagerringe sind hochpräzise Teile: der Durchmesser von 1,2 m wird mit einer Genauigkeit von 16/1000 mm eingehalten. Zwischen den Ringen und der Lagerkugel, die den Nasmyth-Tubus hält, liegt ein Spalt mit nur einem ca. 30µm dicken Ölfilm. Damit ist die feine Bewegung des Teleskops um 3° in alle Richtungen möglich.

Januar 2002:
Haltestruktur für den
Primärspiegel

Die Haltestruktur aus Kohlefaser-verstärktem Kunststoff für die Spiegel des SOFIA-Teleskops ist fertig geworden. Sie wird in die offene Teleskopkabine eingebaut.

Haltestruktur für den Primärspiegel, Copyright: MAN Technologie
Starframe, Copyright: MAN Technologie


Starframe

Auf diesem Bild ist das sogenannte "Starframe" zu erkennen, der den Nasmyth-Tubus mit der Haltestruktur verbindet (Siehe oberes Bild.).

Mai 2002:
Primärspiegel vollendet

Geschliffen und poliert wird der Primärspiegel hier von Dr. Lilienthal, Mitarbeiter des DLR, begutachtet: eine nahezu perfekte optische Oberfläche. Gut zu erkennen ist die wabenartige Struktur zur Gewichtserleichterung auf der Rückseite.

Primärspiegel
Primärspiegel

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.

Klicken Sie hier, um zu erfahren wie das Teleskop in das Flugzeug eingebaut 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.

Der Sekundär-Spiegel wird durch Personal der Firma Kayser-Threde im Flugzeug an das SOFIA Teleskop montiert und optisch justiert.