[논문 리뷰] SOFIA Astronomy and Technology in the 21st Century

A. Krabbe, Hans─Peter Roeser|arXiv (Cornell University)|1999. 08. 31.

Astronomical Observations and Instrumentation인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 지구 대기로 인해 차단되는 중간 적외선(MIR) 및 적외선 원거리(FIR) 스펙트럼(5–300 µm)에 고유하게 접근할 수 있도록 설계된 고고도 비행 천체망원경 SOFIA를 제시한다. 수정된 보잉 747SP 기체에 장착된 2.7미터 반사경을 갖춘 SOFIA는 2002년부터 20년간 양성별 천구에서 고공도 해상도와 감도를 제공하며 천문학적 관측을 지원한다.

ABSTRACT

SOFIA, the Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy mounted on-board a Boeing 747SP will open a new era in MIR/FIR astronomy. Starting in 2002, SOFIA will offer German and American astronomers a unique platform, providing regular access to the entire MIR and FIR wavelength range between 5 micron and 300 micron part of which is otherwise inaccessible from the ground. SOFIAs 2.7m mirror and optimized telescope system combines the highest available spatial resolution with excellent sensitivity. SOFIA will operate in both celestial hemispheres for the next two decades. In this paper we present an overview of the SOFIA project and the science that this observatory will be able to address.

연구 동기 및 목표

• 대기 흡수로 인한 제약을 극복하고 중간 및 원거리 적외선 천문학을 위한 새로운 플랫폼으로 SOFIA를 구축하기 위해.
• 미국 및 독일 천문학자들이 5–300 µm 파장 범위에서 정기적이고 접근 가능한 관측 시간을 확보하기 위해.
• 고고도 플랫폼을 활용하여 MIR/FIR 대역에서 높은 공간 해상도와 감도를 달성하기 위해.
• 북반구 및 남반구 천구에서 장기적이고 지속적인 천문학적 관측을 지원하기 위해.
• 비용 효율적이고 영리한 적외선 천문학을 위해 상용 기체를 수정하여 고급 천체망원경 기술을 통합하기 위해.

제안 방법

• 지구 대기 중 수증기의 대부분을 차지하는 고도에서 비행하는 수정된 보잉 747SP 기체에 2.7미터 적외선 천체망원경을 장착하여.
• 약 41,000피트(12km) 고도에서 운영하여 대기 중 수증기의 99% 이상을 뛰어넘기 위해.
• 5–300 µm 범위에서 고공도 해상도와 감도를 최적화한 안정화된 천체망원경 시스템을 사용하기 위해.
• 다양한 지역을 비행하여 북반구 및 남반구 천구에서의 관측을 수행하기 위해.
• 과학적 접근성을 넓히고 자료 자원을 공유하기 위해 미국과 독일 간 협력 프로그램을 운영하기 위해.
• 기체의 이동성을 활용하여 하늘의 다양한 일시적 현상과 고정밀 천체 현상을 목표로 하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비행 플랫폼은 어떻게 대기 흡수를 효과적으로 극복하여 고감도 MIR/FIR 관측을 가능하게 할 수 있는가?
• RQ2 고고도 비행기 상에 장착된 2.7미터 망원경은 지상 기반 및 공간 기반 천체망원경에 비해 어떤 과학적 능력을 제공하는가?
• RQ3 수정된 상용 제트기로는 얼마나 안정적이고 장기간의 관측 조건을 제공할 수 있는가?
• RQ4 미국과 독일 천문학자 간의 협력은 SOFIA의 과학적 성과를 극대화하기 위해 어떻게 구성될 수 있는가?
• RQ5 압력이 가해지고 진동하며 난기류가 심한 항공기 환경에서 대형 망원경을 유지하는 데 발생하는 기술적 및 운영적 과제는 무엇인가?

주요 결과

• SOFIA는 대기 흡수로 인해 지상에서 거의 접근이 불가능한 5–300 µm 파장 범위에 정기적으로 접근할 수 있다.
• 2.7미터 반사경과 최적화된 망원경 시스템은 비행 천체망원경 적외선 천문학에서 확보 가능한 최고의 공간 해상도와 감도를 제공한다.
• 관측소는 20년간의 임무 기간 동안 양성별 천구에서 운영되어 천구의 포괄적 커버리지가 가능하다.
• 대기 중 수증기의 99% 이상을 뛰어넘어 SOFIA는 MIR 및 FIR 대역에서 우주에 가까운 관측 품질을 달성한다.
• 이 프로젝트는 지상 기반과 우주 기반 천체망원경 사이의 격차를 메우는 지속 가능하고 영리하며 비용 효율적인 적외선 천문학 플랫폼을 구축한다.
• 나사와 독일 항공우주센터 간의 협력으로 인해 적외선 천체물리학 분야에서 광범위한 과학적 접근성과 국제적 과학적 발전이 보장된다.