SOFIA MISSION: Astronomy at 13,000 Meters Altitude

di Davide Sivolella

Two-hour drive north of Los Angeles at the southern edge of the Antelope Valley portion of the Mojave Desert, Palmdale and its neighbourhoods play host to some of the most advanced past and present undertakings of the US aerospace industry. Driving around the local regional airport you will easily spot hangars belonging to distinguished names such as Boeing, Lockheed Martin, Northrop Grumman, and NASA.
Today, I am at the Building 703 of the NASA Neil Armstrong Flight Research Center at the southern end of the local airport and I am about to fly on a one-of-a-kind machine that marries aeronautical engineering with astronomy. It is the Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy (SOFIA), a Boeing B747 aircraft whose aft fuselage has been heavily modified to carry a 2.7-m Cassegrain reflector telescope designed to detect infrared light. Simply put, SOFIA is an airborne observatory. Its origins can be traced to astronomers Gerard P. Kuiper and Frederic F. Forbes who in 1965 flew a Convair 990 jet airliner owned by NASA and modified to house instruments looking at the sky through the fuselage passenger windows. They recognized that at the typical altitude flown by a jet airliner, observations in the infrared light would be enabled as no longer obstructed by the water vapour in the atmosphere below. With such an apparatus, the two astronomers were able to measure the near-infrared spectrum emitted by the Venusian cloud top and discover that the atmosphere of Earth’s twin is essentially dry. It was a significant moment for the scientific community as it established evidence that to conduct meaningful infrared astronomy you need not necessarily to rely on observatories at orbital altitude. Because the NASA Convair 990, also known as Galileo I, was also demanded for other research activities, staff at the NASA Ames Research Center modified a small Learjet business jet to carry a 12-inch diameter open-port telescope. Now, not only the astronomers had an aircraft dedicated exclusively to infrared astronomy but also a telescope that could observe through a cut out in the aircraft fuselage and thus enable detection of longer far-infrared wavelengths. On Galileo I, because the telescope used by Kuiper and Forbes was constrained to look through a glass window, detection of longer far-infrared wavelengths was precluded. The successful observations carried out with Galileo I and the Learjet reinforced the notion that airborne astronomy was worth undertaking. To enable a deeper probing into the infrared universe, the early 1970s saw the entry into service of the Kuiper Airborne Observatory (KAO). KAO was a civilian variant of the Lockheed C-141 Starlifter, a four-engine military jet transport, that featured a 36-inch telescope installed into a cavity that penetrated the left fuselage just forward of the wing root. Three times the diameter of the Learjet telescope, the KAO telescope gathered nine times the amount of light, enabling longer observations with dramatically more sophisticated and sensitive apparatus. Among the many discoveries logged by KAO we can mention the detection of water in the thick atmosphere of Jupiter; the determination that Uranus has not an internal heat source; the investigation of objects called “Bok Globules (named after Harvard astronomer Bart Jan Bok) proving that rather than being just boring black patches in the night sky they are regions of stellar formation; and the analysis of supernovae such as the famed SN1987A, a supernova event that took place in 1987 in the Large Magellanic Cloud, a dwarf galaxy satellite of the Milky Way.
KAO’s 20 years of operations wet even more the appetite of the infrared astronomy community for airborne astronomy. During the KAO program, NASA had collaborated extensively with German astronomers. Thanks to such a fruitful collaboration, NASA and DLR, the German Space Agency, decided to join forces in developing KAO’s successor, giving birth to the SOFIA program. General speaking SOFIA, the “Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy” is a joint project of the Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) and the National Aeronautics and Space Administration (NASA). It is funded on behalf of DLR by the Federal Ministry for Economic Affairs and Energy based on legislation by the German Parliament, the State of Baden-Württemberg and the University of Stuttgart. Scientific operation for Germany is coordinated by the German SOFIA-Institute (DSI) of the University of Stuttgart, and in the USA by the Universities Space Research Association (USRA).
As far as the aircraft was concerned, in 1997 they acquired a retired Boeing 747SP. Based on the airframe of the B747-200 (a so-called “classic” version of the Jumbo Jet), the B747SP was designed in the early 1970s to fill the ultra-long-range market niche, such as nonstop flights between city pairs like Sydney-Los Angeles, Johannesburg-London, and New York-Tokyo. To enable such performance, the B747-200 fuselage was shorted by approximately 15 meters, the vertical and horizontal stabilizers were lengthened by 1.5 meters, and the fuselage tail section was reinforced and re-contoured. The type, however, did not appeal airlines as much as Boeing hoped, and in 8 years of production, only 46 aircraft were built. That is a shame, as it is a truly elegant aircraft, pleasant to the eye and admired by aviation geeks all over the world.
As I enter the cavernous hangar space of Building 703, I have my first up-close view of this unique flying machine. As she is being towed and parked into an adjacent stand, her white livery interspersed with NASA, DLR, USRA and SOFIA decals and marked with a blue cheat line along the passenger window row, shines in the already intense morning sun under a cloudless sky. Under the terms of this NASA-DLR joint venture, the American space agency took responsibility for the airframe structural modifications, while the German space agency took charge of the design and commission of the telescope. The DLR also contracted the University of Stuttgart to maintain and further develop the telescope throughout its projected 20-year lifespan, which also includes special missions. To do so, the Deutsches SOFIA Institut (DSI) was established and it is thanks to the DSI that today I can experience what it means flying and operating SOFIA. I am being escorted by Dr. Dörte Mehlert, an astronomer responsible for DSI’s Education and Public Outreach activities, and Nadine Fischer, a DSI software engineer permanently based at Palmdale.
We begin with a walk around the aircraft. My attention is immediately caught by the bulging behind the wing. This is where a 5.5 x 4.1 m section of left hand fuselage has been removed to fashion the cavity that houses the telescope. Essentially, one quarter of the fuselage cross-section has been removed to position the telescope inside the fuselage. A large door covers the telescope cavity on the ground. During flight, like an eyelid, the door slides over and around the fuselage towards the right side, exposing the telescope to the atmosphere. To recover the structural strength and rigidity that such an invasive cut entails, the structure around the cutout is reinforced with several layers of overlapping plates and straps. Aerodynamic fairings encircle the cutout to restore a smooth fuselage profile at this location.

SOFIA glowing in the morning sunlight. The shortened fuselage typical of a Boeing B747SP is clearly evident.
A close-up view of the door covering the telescope cavity. The aerodynamic fairings around the cavity are evident along with the structural reinforcements surrounding the fuselage cutout.

Once on board, Dörte and Nadine guide me through the extensive modifications undertaken to transform a passenger airliner into an airborne observatory. Just aft of the wing, a hefty bulkhead has been erected spanning the full diameter of the fuselage. The bulkhead is the border between the pressurised cabin, where the crew operates during flight, and the telescope cavity. In fact, the crew would not survive if exposed to the atmosphere when the cavity door is open. Hence, in flight the crew cannot access the telescope cavity. The bulkhead is also the pivot point of the whole 17-ton telescope assembly, which has been designed as a dumbbell. The end within the aft fuselage cavity houses the telescope optics; the extremity inside the crew cabin accommodates the supporting structure to mount the science instrument selected for the flight. The two end points are connected by a stiff so-called Nasmyth tube, made of carbon fibers, designed to minimize the deformation of the dumbbell due to gravity. At the intersection between the bulkhead and the Nasmyth tube there is a 1.2-m diameter cast iron bearing floating on a 50-micron thick film of oil supplied by a reservoir housed in the forward cargo hold. This hydrostatic bearing completely isolates the telescope assembly from the aircraft in case of turbulence.

A cross sectional view of the internal layout of SOFIA and of the telescope assembly.
An overview, looking rearward, of the bulkhead supporting the whole telescope assembly.

It is easy to appreciate the challenges involved in stabilizing a flying telescope despite the many disturbances produced by the aircraft. Therefore, Nadine spends some time in showing me the so-called Vibration Isolation System, or VIS. It consists of 24 air springs and three dampers arranged along two blue-painted rings. The air springs are pressurized with dry air from pressure bottles located in the aft compartment on the upper deck. Together they isolate the telescope from high-frequency vibrations caused by the aircraft’s engines and aero-elastic deformations of the wings and control surfaces. During take-off and landing it secures the telescope by pressing it against hard stops. A large 2.4-m diameter spur gear driven by four electric brushless motors are the main components of the coarse drive assembly that rotates the telescope between 20° to 60° in elevation from the horizon. A finer control of the telescope orientation is provided by the electromagnetic motors of the so-called fine drive assembly acting on all three axis around the spherical bearing. With it, ±2.7° adjustments in elevation, cross-elevation and line of sight can be performed. In addition, they also eliminate disturbances not completely arrested by the VIS as well as those caused by friction in the bearing, seals and cables. During changes in the telescope elevation, the fine and course drive are coupled. At any other moment, they operate independently of each other and of VIS.

For today’s flight, the observations will be carried out with the Far Infrared Field-Imaging Line Spectrometer, or FIFI-LS. This instrument was developed in Germany and commissioned by DSI in 2014. It is now maintained and operated by the SOFIA Science Mission Operation Center. The instrument is made of two independent grating spectrometers and associated detector, each consisting of 400 pixels. One spectrometer operates at short wavelengths, between 50 and 125 micron; the other covers the range from 105 to 200 micron. As Dörte explains, FIFI-LS is a unique instrument as it designed for returning a 2D infrared image of the target as well as its infrared spectrum. The collected data is organized in a sort of 3D matrix, called the cube, which will then be analysed by the principle investigator(s). The instrument is cryogenically cooled with liquid helium and liquid nitrogen. As they gradually boil off in flight, the instrument must be refilled in the morning before a new mission. While in the cabin, I observe how this is performed by two technicians by connecting pressurised bottles to the tanks inside the instrument. The first refill is for the nitrogen, followed by the helium. The whole operation is rather uneventful and unsophisticated.

Typically, every 2 to 4 weeks there is an instrument change. Currently SOFIA can support 6 different instruments. These are stored in the instrument lab under the care of lab supervisor Gregory Perryman. Each instrument is transported on a dedicated cart. Before installation on the aircraft, Gregory and his team perform a test run on a mockup that reproduces exactly the Nasmyth tube and the mechanical interface with the instrument. They want to be certain that the cart is not damaged and can hold the instrument for an exact installation on the supporting structure of the Nasmyth tube. As Gregory explains, it is much better to identify any cart misalignment and rectify it in the lab, rather than on the aircraft where it might cause serious damage to the telescope! The instrument is then transported to the aircraft with a scissor lift platform, rolled into the cabin through the left-hand entry door just forward of the wing and then wheeled to the bulkhead. Mechanical, power and data connections are then made and the instrument is ready for flight. Typically, it takes one day to swap a science instrument. Every time the instrument is changed, the telescope assembly has to be rebalanced. In fact, regardless of the instrument, the telescope assembly’s center of gravity has to coincide with the center of rotation of the hydrostatic bearing. In this way, the torque required to rotate and keep the telescope pointed is minimized. Balancing is achieved by adding or removing steel plates fitted around the instrument interface flange. During flight, as the cryo coolants boil off, an electric motor slowly moves two sets of 80-kg weights, counteracting the reduction in instrument mass that the boil off entails. In this way, the center of mass of the assembly continues to coincide with the hydrostatic bearing’s center of rotation.

A detailed view of the structure of the Vibration Isolation System. A number of the air-springs (black bladders) are visible.
An overview (looking rearward) of the equipment in the upper deck aft compartment that pressurises the air springs of the Vibration Isolation System.
FIFI-LS while being refilled before flight.
The mockup of the Nasmyth tube in the instrument lab.
One of the science instruments in the instrument lab sitting on its dedicated cart.
An overview of the crew cabin interior looking forward.
One of the several electronic cabinets filling the crew cabin.

During flight, the crew works on dedicated stations. These are desks filled with monitors, computers, electronics and chairs not dissimilar to an ejection seat. Close to the bulkhead there is the station of the telescope operators, which is adjacent to that of the science instrument operators. In the middle of the cabin, there is the desk of the two mission directors. To the side, there are two tables to accommodate additional crew members, such as the principal investigators that have proposed the observations undertaken during the flight. A fourth workstation is dedicated to Education and Public Outreach activities to allow guests like myself to watch the progress of the flight and observations. At the very forward end, the former First Class cabin offers seats for extra guests or crew members. A number of large cabinets housing electronic equipment, cables and computers are interspersed throughout the cabin. I cannot help but notice the bulkiness of such equipment. This is not surprising, considering that such equipment was designed and built some two decades ago and that new and lighter modern electronic apparatus would need a lengthy certification before they can replace older equipment.

As my tour continues, a small maniple of people is preparing the aircraft for our evening flight. They are under the direction of crew chief Jerry Dobbins who oversees SOFIA’s daily maintenance. As Jerry explains, they spend some 6 hours every day carrying out internal and external detailed visual inspections of the whole airframe to make sure that it is safe and sound for the next flight. Compared to the less than 2 hours that typically an airline allocate for a quick inspection of a commercial passenger aircraft of equivalent size before next flight, SOFIA is indeed treated with the outmost care. She’s one of a kind, whose mission is to fulfil the hopes and objectives of the scientific community. In fact, throughout my visit I can easily recognise how everybody involved with SOFIA is highly committed to make her fly safely and promptly every night.

Because diagnostics of the previous flight had detected a noise emitted by a mechanical component common to the telescope assembly, supervisor and fellow countryman Marco Lentini is about to inspect the telescope cavity to assess the health of the component. I am given the opportunity to follow Marco in his inspection and this is a real treat as usually there is no need for post-flight assessment of the telescope. To enter, we have to don an overall, head cap, mouth mask and shoe gloves. We gain access through a small door cut into the cavity’s aft bulkhead. Once inside, there is enough room to walk comfortably around the telescope assembly and I have the opportunity of staring directly into the 2.7-m primary mirror. When on the ground, the telescope is locked at 40° of elevation. This is a default elevation maintained also for take-off and landing. As Marco explains, the primary mirror is housed into an open lattice work made of carbon fibre. This material not only offers a light rigid structure but also it does not deform easily. On the ground, the diurnal temperature of the Mojave Desert quickly warm up the telescope cavity and everything in it. In flight, when the door covering the cavity slides open, the telescope is subject to the punishing -40°C of the stratosphere. The carbon fibres’ low coefficient of thermal expansion (just a few percent of steel’s) prevents the telescope supporting structure from deforming, preserving the intended shape of the telescope assembly. The lattice structure is coated with a black paint, formulated to avoid an infrared glare that would deteriorate the quality of the light delivered to the scientific instrument. The mirror is coated with a thin layer of highly reflective aluminium, for a total mass of just one gram! The back side of the mirror is exposed and I can appreciate its honeycomb-like structure. In fact, the mirror was first cast as a monolithic body weighting some 3.5 tonnes. Then the backside was milled and etched into a ribbed structure with hexagonal pockets, lowering the weight of the mirror to “just” 900 kg. Finally, it was polished to the desired parabolic shape. From the primary mirror the light is focused on the secondary mirror, which then redirects the light towards the tertiary mirror that sits at the center of the primary mirror. From here, the light is channelled through the Nasmyth tube into the science instrument.

The entry door to the telescope cavity.
Looking at the inside of the telescope cavity door. The secondary mirror is visible on the upper left corner.
A close-up view of the telescope supporting structure. On the right hand side the housing of the tertiary mirror is visible.

Before flight, I must attend an emergency egress training. This is not dissimilar to the typical safety briefing on a commercial airplane, but for SOFIA there are additional precautions to take. For instance, on board everybody has always to carry the so-called Emergency Personal Oxygen System, or EPOS. This is a cross body bag containing a small bottle of oxygen attached to a smoke hood. In case of fire, you don the smoke hood, so that your head is fully contained in it and you can continue to breath (do you remember when you were little, and your parents would tell you not to put on a plastic bag over your head?). In this way, you will not be overcome by the smoke and you can help extinguishing the fire or an injured crew member, if trained to do so. In case of rapid decompression, oxygen masks will automatically drop from the ceiling. If you prefer you can use your EPOS instead, and thus be free to move throughout the cabin should you need to do so (e.g.: to help a fellow crew member). The instructor also reminded us how to operate the exit doors and inflate the slides for rapid evacuation on the ground or in case of water landing. In this case, the slides double as rafts.

Some two hours before take-off, I attend the mission briefing where the objectives for the evening are laid out. Before that, the pilots along with safety officers have had their own briefing. We will start with the M82 galaxy to study extragalactic star formation processes. Then we will gather light from a region of intense star formation in our galaxy located in the Canis Major region. The aim is to trace how protostars can regulate the efficiency of star formation within a star cluster. Finally, we will study a pair of interacting spiral galaxies where the generation of energetic cosmic rays is poorly understood. As I am about to experience, the 16 crew I will be flying with are akin to an orchestra playing a complex symphony called flight plan. The flight plan is prepared months in advance and amended as the date of the flight nears. As astronomers file proposals for observations, a committee selects those with the highest scientific return. To each approved project, observatory time and priority are assigned. The individual projects are then grouped together by the instrument required for the observations, forming a so-called “target pool”. Each target pool is flown during a so-called “series” which, on average is 3 to 4 weeks long, although it can be shorter or longer. An automatic scheduling algorithm generates the individual flight plans for the series. It is an exercise in global optimisation in which 5 to 20 million schedules can be generated until when the best plan for a given flight is finalised.

The plan contains the sequence of targets to survey, based on constraints such as that SOFIA is to return to the point of departure, that the telescope can only look at the left, telescope range of movements, restricted airspaces, limitations on timing and location to initiate a given observation, time of raising and setting of the targets, and so on. Weeks before the beginning of the series, the flight plans are reviewed by the instrument scientists and tweaked where required. Once approved, they can only be slightly amended. Typically, this would occur the day before the flight or on the day itself, to account for up-to-date weather forecasts and changes to restricted airspaces. Each flight plan is divided into legs. A leg refers to the viewing of one target. Typically, the highest priority target of the flight is observed first, followed by targets of lesser importance (compared to the first). Typically the last leg is reserved for the so-called high-risk high-return targets, whose observation is known to be arduous but if successful can yield high scientific value.
One hour before take-off, the door is closed. If you are not onboard, you have missed your flight. I have been given permission to sit in the flight deck behind the pilots. That SOFIA is a vintage aircraft is evident as my seat is next to the flight engineer whose role is to look after all of the aircraft onboard systems, such as hydraulics, pneumatic, fuel, electric, and so on. He is also responsible for opening and closing the telescope cavity door when instructed to do so. The pilots are instead focused on flying the aircraft. Today’s the glamorous position of the flight engineer has been replaced by a computer, leaving only the pilots in the flight deck. Take off is at 20:03 and sure enough we depart sharply on time. The successful accomplishment of the flight plan relies on SOFIA being run as a Swiss watch. The departure must occur on time as each observation scheduled for the night relies on SOFIA being at an exact location in the sky at a precise time. A delay of even just a few minutes, can devastate the whole flight plan and yield angry astronomers. Windows of opportunity can be built into the flight plan to account for unforeseen events, but they necessarily entail either a shortening of observation time on a given leg or outright removal of an observation. For instance, I learn how a few weeks earlier a mechanical fault had prevented an on time departure. The flight plan conceded a half an hour and a two-hour window. The fault was cleared but not before the first window had elapsed. Hence, they had to wait the opening of the two-hour window before departing for a shortened mission. On the ground and before starting the engines, onboard power is supplied by the so-called Auxiliary Power Unit (APU), a small jet engine located on the aft fuselage beneath the fin. In flight, power is instead generated by the four engines. For the transfer from APU to engine-generated power, the telescope must be powered down. This prevents the power switch from damaging the delicate electronics of the telescope and instrument. The power switch is communicated to crew and pilot with the call “power transfer”.

A panoramic overview of the flight deck. To the right is the instrument panel of the flight engineer.

After take-off we quickly clear the airspace around Los Angeles. I learn another clue that SOFIA is based on vintage technology by observing the pilots manually adjusting the thrust level of the individual engines, in order to maintain the required airspeed. Unlike modern airliners, SOFIA’s autopilot does not command the throttle. Surely, it makes it more fun to fly. As we reach 11,000 meters, the flight engineer receives the command to open the telescope door. He complies by just flicking a switch. There is no feeling at all of the door opening. The external fairings surrounding the telescope cavity are so-well designed that the airflow is barely disturbed. There is no buffeting or vibrations induced into the airframe. The empennage authority is not affected. It is like if the telescope cavity was not there. This is the remarkable result of hundreds of hours of wind tunnel testing and fluid-dynamic simulations. At this point I move into the main cabin. To help the science instrument remain cold and slow down the boil off of its cryogenic coolants, the insulation panels that would have typically lined the interior of the fuselage at this location are missing. Consequently, the cabin temperature is lower than that experienced on a commercial flight and if you add the natural tiredness that accompanies working at night and, in my case, also jet lag, the cabin does feel cold. For this reason, I was glad that Dörte had warned me beforehand to take with me some heavy clothing. From the take off to landing, the deafening screaming of the four Pratt & Whitney JT9D engines fills the cabin unabated, requiring that you wear an headset at all times that allows you to talk with anybody and listen to any conversation going on among the crew. Without headset, the most effective way of communicating would be by sign language!

In proximity of the science instrument most of the internal insulation has been removed.

Telescope operator Erik Sandberg shows me how this is done. First he inputs the coordinates of the target into the computer, which steers the telescope towards the generic area of the sky where the target is located. There are three guiding cameras: the Focal Plane Image (FPI+), the Wide Field Imager (WFI) and the Fine Field Imager (FFI). While FPI+ is mounted inside the cabin and at the same focus as the scientific instrument, the other two are mounted on the telescope supporting structure on the other side of the bulkhead, so that they experience the same environment as the telescope. Using the WFI camera, which has the largest field of view, Erik checks whether the telescope is pointing to the correct field in the sky by comparing a well-known star map with the image on the camera. Then with the FPI+ camera he looks for two guide stars. The FPI+ camera is ideally suited for this task as it has the smallest field of view but the highest sensitivity and is a very fast camera. If the selected stars belong to the star catalogue stored in the computer memory, Erik confirms to the computer that the two stars are the guide to keep the telescope pointed towards the target. In other words, the two guide stars allow the telescope to track the target while the aircraft moves through the sky. To be selected as guide stars, they need to be sufficiently bright and not too close to the target so to prevent the imager from confusing the guide star with the target (provided that the target is also bright in the visible light). With time at a premium, Erik has just five minutes to get the telescope pointed at the target. Should any technical problem arise or if no guiding star is available in the field of view of the FPI+, the FFI camera can be used a tracking camera instead. Erik’s job is not limited to guiding the telescope. He has also to supervise the systems that keep the telescope stable and pointed despite of turbulence and vibrations induced by the airframe. Among them it is a set of fibre optics gyroscopes that are part of the control loop of the fine drive system, and contribute to keep the telescope pointed and inertially stable. One system he keeps an eye on is the cooling of the oil flow supplied to the hydrostatic bearing from a reservoir located in the forward cargo bay. By design, the gap between the bearing and housing has to be kept at 50 micron. A smaller gap would prevent the bearing from rotating the telescope; a wider gap would not allow a precise control and stabilization of the telescope and might produce leaks. This is why the temperature of the oil has to be within a certain range. This is the job of the cooling system whose regulation is based on the temperature of the cabin and use a counter-flow heat exchanger based on glycol. Should the need arise and only for minor issues, it is possible to carry out some simple inflight maintenance on the telescope hardware and even instrument. To do so, it requires stopping any observation, place the telescope in a safe configuration and avoid any manoeuvring. Providing that there is not turbulence, one of the two on board mechanics will approach the telescope and try to fix the issue.

The forward cargo hold is open showing the installation of the equipment for supplying the oil flow to the hydrostatic bearing.

Once the telescope has begun tracking and is stable, the science instrument team swing into action. As DSI engineer Dr. Christian Fischer explains, there are two types of specialists. One is responsible to oversee the overall health of the instrument while changing its settings throughout each leg to meet the requirements of the given observation. To illustrate, the instrument is like a camera and the instrument operator the photographer. By adjusting the camera’s settings, he can achieve shots with different effects. Any science instrument gathers such a vast quantity of raw data that it has to be reduced before being sent to the astronomer for analysis. However, during the flight, the astronomers can preview the raw data as it is being collected and determine if the observation is providing results of the expected quality. This is where the instrument scientist comes into play. Christian belongs to this category. Thanks to a keen interest in astronomy, he understands the astronomer’s language. Combined with a deep knowledge of how FIFI-LS works, he is able to help them get the most from the instrument. If the data is not satisfying the astronomers, he can advise on how to change the instrument’s settings to try achieving the wanted results. If instead the data is better than expected or has been gathered before the end of the leg, he and the astronomers can work together to determine a new set of settings for additional observations, exploiting to the fullest the time allocated on the leg.
The flawless execution of the flight plan and onboard activities are under the ever watchful eyes of the two mission directors. They oversee the progress of the observations and liaise with the pilots instructing them when to change course for a new observation leg or to compensate for large deviations from the nominal flight plan due to cross wind. Contrary to commercial airliners, SOFIA has to drift on the wind to maintain the telescope trained on the target for the whole duration of an observation leg. In other words, she has to fly a heading or angle rather than an established ground track. Every time SOFIA crosses a new airspace sector, the pilots ask the air traffic control (ATC) permission to freely move within 20 miles either side of the nominal ground track of the flight plan. As the pilots explains, the ATC is very cooperative in accommodating such a request and clear the airspace around SOFIA accordingly. In other words, SOFIA is free to manoeuvre within a 40-mile wide corridor without danger of colliding with another aircraft. Besides, at that altitude and time of the night there is little traffic. Typically, when the actual ground track has deviated from the nominal one by some 5 or 6 miles, the flight directors ask the pilots to turn the aircraft to return to the nominal ground track. Such changes in heading are small and within the range of movements of the telescope, so that the alignment with the target is not lost. Strong head or tail winds will shorten or stretch the length of a leg and this has to be accounted for during the flight itself to prevent traversing restricted airspaces or radical alteration of the remaining observation legs. As exposed during the mission briefing, we hit a few pockets of light turbulence. When we do so, I can appreciate how well designed the telescope stabilization’s system is. In fact, I can clearly perceive how it is aircraft that moves around the telescope, which remains stable and pointed at the target without feeling a hint of turbulence. In case of severe turbulence however, brakes would hold the telescope in place forcing it to move with the aircraft.

Ten hours is long flight, but they literally flight by. We started the observations at 11,000-meter altitude and, as we burned fuel and got lighter, we were able to raise our altitude to 13,000 meters. The higher the altitude, the better the quality of the infrared light detected. We land at dawn, just as the Sun is about to peek out the horizon. In this way, we have made the most of SOFIA’s endurance and maximized the observation time. Landing before dawn protects the aircraft in the case the door is jammed open. In fact, should sunlight enter the open cavity, the telescope would act as a magnifying glass producing a concentrated beam that might damage the structure of the aircraft. In a situation like this, landing before sunrise would give time to tow the aircraft into the hangar. If for any reason, the crew cannot return SOFIA at Palmdale, alternate airports are available throughout the whole flight. Should landing occur after sunrise and with the door open, the pilots would taxi to the hangar maintaining the telescope to the West, hence looking at the opposite portion of the sky from where the Sun is raising. We quickly disembark, everybody is tired and eager to catch some well-deserved sleep. As we leave the aircraft, Jerry and his crew are already swinging into action to prepare SOFIA for the next flight.

Maintaining a 40-year old aircraft no longer in production is not trivial. Sourcing as many spare parts is vital to guarantee that a structural or system problem will not jeopardize SOFIA’s operations. This is the responsibility of Michael Tobberman, manager of NASA Engineering Operations for SOFIA. Michael and his team are responsible for stockpiling spares, such as 6 working and no longer in production Pratt & Whitney JT9D engines. They also organise the logistics of sourcing components and make them available by the time the aircraft’s maintenance plan calls for their inspection. In this way, if a fault or damage is identified, a replacement would already be available, avoiding a flight cancellation or delay. Their work was made somewhat easier when they purchased a B747SP, now laying on a boneyard at the nearby Mojave airport. Should the need arise, they can quickly drive to Mojave and harvest the aircraft of the desire component. Back at Palmdale, they can fit it to SOFIA, in time for the evening mission. Michael also tells me how both Boeing and Pratt & Whitney are still providing valuable engineering and technical support related to the maintenance, respectively, of the airframe and engines. Furthermore, with some 10 B747SP still in service, Michael keeps in touch with their operators to exchange precious knowledge and in-service experience. Similarly to a commercial aircraft, SOFIA must undertake the so-called C-Checks, periods of heavy maintenance activities lasting several weeks. During a C-Check, the airframe is rigorously inspected and every defect assessed and repaired as appropriate. At the end of a C-Check, the airframe is basically good as new. Typically, a B747 undergoes a C-Check every 2 years. Because SOFIA flies only some 100 times a year, the FAA has granted her the so-called Low Usage Maintenance Program, or LUMP, which has extended the interval between C-Checks to some 6-7 years. This is a generous concession that greatly reduces the time the aircraft is grounded for maintenance and thus extends her observation time. While the last C-Check was performed by Lufthansa Technik in Frankfurt, Germany, the plan for the next one is to do it in Building 703, saving therefore the time and resources needed to ferry the aircraft to Europe.

The long-term well-being of the telescope assembly is DSI’s responsibility. Most of the companies that built its components are no longer in business or capable of offering customer support. Thus spare parts are hard to retrieve. As a remedy, the DSI has put together its own in-house maintenance capability. It consists of a workshop, set up and run by Marco Lentini, and an electronic lab managed by Alexander Steiner. The workshop is located outside of Building 703 and it allows Marco’s team to fabricate structural components and mechanisms. They cooperate closely with the electronic lab where they are specialized in reproducing almost every single electronic component belonging to the telescope, such as power units, computers, actuators, just to name a few. As Alexander explains, the health of the telescope is monitored on each flight. In this way, they can diagnose the behaviour of the individual components and determine when a replacement is needed. Thus, they can start build a new component, and have it ready by the time comes for its substitution. In fact, a better one. As technology has progressed since the telescope assembly was first built and with the advantage of years of operational experience, Alexander’s team is able of designing and building a component that is more reliable and capable that its predecessor. They are also animated by a proactive attitude, so that even if a component does not show signs of aging, they might kick off the design of an improved version ready to be fitted at the most convenient time. As the installation of any major component requires some flight testing before being cleared for operational usage, the electronic lab is equipped to carry out a vast array of simulations to test the component. The component is made to believe that it is mounted on the telescope and thus its behaviour can be monitored and any bug worked out before release for installation. In this way, flight testing is greatly reduced if not even completely dismissed. The lab operates in close conjunction with the hardware-in-the-loop lab. Here software upgrades are simulated and cleared before being uploaded into the telescope computers. Once again, such a process reduces flight testing to the minimum.

There is no doubt that operating SOFIA is a remarkable undertaking, an immiscible mix of engineering and science. What is the future of SOFIA? The observatory is slated to operate for 20 years. As she started operations in 2014, this means that we will see SOFIA flying at least up to 2034, funding permitting. As we have seen, operating a 40-year-old airframe carrying a 20-year-old telescope does have its challenges. It certainly begs the question if such resources are well spent. Do we need SOFIA when we have scores of telescopes in space? The answer is yes. Although an orbiting telescope can observe almost 24/7/365, once launched it can no longer be serviced and upgraded (the only exception was the Hubble Space Telescope when the Space Shuttle was still in service). SOFIA instead has this capability, as it returns home after every flight. This allows for the instruments to be upgraded and the aircraft to be periodically serviced. In other words, the whole observatory is continually being improved, modified and fixed. SOFIA will carry state-of-the-art instruments until when she is retired. One significant ramification is that more observations can be carried out within a given timeframe. An upgraded instrument is more efficient allowing for a reduction in observation time of a given target. Hence throughout a flight series, more targets can be studied. In a space-based telescope, where the instruments cannot be changed or upgraded, the observation time remains the same. In fact, it can lengthen as the instrument ages. Therefore, considering the same observation time, SOFIA is more productive if compared to a space-based telescope. Researchers can also take risks with technology that would be cost-prohibitive to trial on a space-based telescope. Hence SOFIA afford testing and refinement of instrument technology making it ready for installation onto a space-based telescope. While failures in space are not tolerated, with SOFIA you can work out the flaws and thus deliver a product that you know it will work in space. Lastly, SOFIA can quickly respond to astronomical events such as eclipses, supernova, and occultations, deploying where they will be visible. Space-based telescopes, constrained by orbital mechanics and limited consumables, rarely can offer such flexibility.
The evening after my flight I sit at the end of the runway waiting for SOFIA to depart on another science mission. As she begins the take-off run, the roar of the four engines fills the air but it quickly dissipates through the surrounding flat land. As she passes over me, the onboard lights lit her dimly so that I can admire her one last time. I bid her farewell for a long and productive life. Flying on SOFIA and observing first-hand what it takes to make her capable of accomplishing her mission has been one of the most rewarding experience I have ever had. I am grateful to all the people mentioned in this article who took time in explaining their work and answer my numerous questions. In particular, I wish to thank Dr. Dörte Mehlert for arranging the logistics of my visit and Dr. Markus Völter of the excellent Omega Tau science and technology podcast who put me in contact with the DSI.

The author posing in front of SOFIA.

All rights reserved
Copyright: @ ADAA/Spazio Magazine/D.Sivolella


ALSAT – Precursor Flight Test

In data 15 settembre 2018 presso Ceriano Laghetto, l’associazione ADAA ha effettuato il primo test di collaudo del nano-satellite (cubesat) denominato AlSat#1.
Il test è consistito nel lancio, a mezzo pallone sonda gonfiato ad elio, di un primo prototipo del piccolo satellite che verrà effettivamente lanciato nello Spazio nel 2019/20.

La missione aveva il duplice scopo di testare la strumentazione di bordo di AlSat#1, in vista del lancio nello spazio del prossimo anno a bordo di un razzo vettore, e di misurare alcuni parametri atmosferici che verranno resi disponibili alle università, partner del progetto, per studi dedicati. AlSat#1 è stato realizzato dai tecnici e ingegneri di ADAA, coordinati dal Responsabile del progetto: Ing. Alessandr Barazzetti. L’Associazione ha ottenuto questo successo grazie alla collaborazioni con: istituti universitari Politecnico di Milano, Supsi e UCM e con aziende che hanno fornito consulenza o hardware: iMEX.A, Qbt, Microchip, Leafspace, Aerotech e Promec.

Alle 11,16 (CET) di sabato 15 settembre, il congegno ideato da ADAA è decollato verso la stratosfera raggiungendo la quota di oltre 40.000 metri (il film della missione e la quota esatta saranno resi noti al Museo della Scienza e della Tecnica, il 28 settembre 2018, durante la conferenza   Open Night – Museo della Scienza e della Tecnica di Milano 

Durante il volo sono stati raccolti vari tipi di dati, come la temperatura, la posizione e trasmesso un segnale radio di tracciatura in banda UHF sulla frequenza di 433,7875 Mhz.
Lo scopo dell’esperimento è stato quello di testare l’elettronica e il software che verranno poi effettivamente implementati nella versione finale del cubesat. Per gestire il progetto e l’andamento dell’esperimento, l’associazione allestirà una Ground Station Room Control presso la propria sede.

Il nome AlSat#1 deriva anche dal fatto che il testimonial del progetto è stato l’astronauta Alfred Worden, pilota del modulo di comando della missione Apollo 15.

Il lancio è stato un pieno successo grazie al patrocinio del Comune di Ceriano Laghetto (MB) e al numeroso pubblico presente.

Diversi i radioamatori italiani che hanno seguito il segnale inviato dal nostro satellite, tenendoci aggiornati e inviando i dati registrati fino a pomeriggio inoltrato. Il prezioso lavoro dei radioamatori ci aiuterà ad essere più precisi nell’elaborazione dell’enorme mole di dati registrati.

Sono disponibili alcune delle patches che hanno volato nella prima missione AlSat#1 Stratosfera 2018.  Scrivete a info@adaa.it

MEDIA:

Corriere della Sera

RAINewsScienza

VareseNEWS

MonzaBrianzaNEWS

MiLorenteggio.com

IlSaronno.it

IlNotiziario.net

UN TRICOLORE…SPAZIALE

ARONA – Sono stati tre giorni di caldo, fatica (e… zanzare!), ma anche di tanta tanta soddisfazione. È cominciato tutto di buonora venerdì 29 giugno, ad Arona, sulla sponda piemontese del Lago Maggiore. Nell’area assegnataci dal Comune, proprio di fronte a un parco giochi animato da famiglie e bambini di tutte le età, sono comparsi nel giro di due ore il nostro planetario (portato, montato e gestito sempre dal nostro insostituibile responsabile Emanuele Cambiotti), lo stand con il materiale informativo e il mockup del razzo Saturn IB, giusto in tempo per l’inizio ufficiale dell’evento Airshow.
Questa manifestazione, fortemente voluta dall’Amministrazione del Comune di Arona e dal suo sindaco Alberto Gusmeroli, ha visto un susseguirsi di eventi culminati nell’esibizione delle Frecce Tricolori, la pattuglia acrobatica dell’Aeronautica militare che domenica pomeriggio ha lasciato col fiato sospeso un pubblico di più di 150mila spettatori di ogni età, arrivati anche da fuori regione, assiepati lungo la sponda del lago e sulla rocca che domina la città.

E proprio sul lungolago,svettava la cupola nera del planetario di ADAA, affiancata dal razzo Saturn IB e, per la gioia dei bambini e non solo, dalle tre bilance tarate per mostrare il peso sulla Terra, su Marte e sulla Luna (in molti momenti qui si è creata la coda!). Anche le scuole sono venute a farci visita, come  i bambini dell’Istituto Marcelline di Arona – Scuola dell’Infanzia –  hanno fatto la gara per vedere quanto pesavano sulla Luna o su Marte! Tanti sono ritornati la sera per assistere alle proiezioni nel Planetario, che si sono succedute a ritmo serrato durante le tre serate della manifestazione. Alcuni sono persino voluti entrare più volte di seguito, incantati dalle immagini suggestive che prendevano vita sul cielo nero della cupola, raccontate magistralmente da Emanuele Cambiotti.
L’unico momento di pausa si è avuto durante l’esibizione delle Frecce Tricolori, quando siamo rimasti tutti incantati a guardare all’insù, i colori della nostra bandiera dipinti nel cielo e la scia a forma di cuore, a ricambiare l’affetto della folla che hanno fatto sognare.
Sentitamente si  ringrazia il Comune di Arona e il B&B I Lagoni.

Claudia Filippazzo

ABRUZZO SPACE WEEKEND 6-7-8 APRILE 2018

In collaborazione con le Associazioni locali ed i Comuni che ospiteranno la manifestazione, ADAA è lieta di presentare


ABRUZZO SPACE WEEKEND

Tre serate di conferenze scientifiche ed osservazioni astronomiche

Venerdi 6 Aprile – TORANO NUOVO

Sala Convegni Azienda Emidio Pepe, via Chiesi 10, ore 21.30

(INGRESSO LIBERO)

Osservazione astronomica curata da Emanuele Cambiotti.


Sabato 7 Aprile – MOSCIANO SANT’ANGELO

C.da Colle Leone, Osservatorio Astronomico Colle Leone 

Planetario Fausto Marini 

ore 21.15 Luigi Pizzimenti

Conferenza: SpaceX: sfide e tecnologie del terzo millennio


Domenica 8 Aprile – CONTROGUERRA

ADAA, con il patrocinio del Comune di Controguerra, sarà ospite nell’ambito della rassegna organizzata dal Comune, dal titolo “Alle 9 della sera”, presso la

Sala Convegni Enoteca Comunale, Piazza Garibaldi 3

(INGRESSO LIBERO)

ore 21.00 Biagio Cimini – Luigi Pizzimenti

“Baikonur – Dove tutto è iniziato”

2° CONGRESSO NAZIONALE ADAA

Nel weekend appena trascorso si è tenuto il 2° Congresso Nazionale di ADAA (Associazione Divulgazione Astronomica e Astronautica) e l’Assemblea Straordinaria della stessa.

Per questo secondo appuntamento ADAA si è pregiata della presenza di ospiti come Giovanni Caprara, l’Ing. Walter Cugno, la dottoressa Patrizia Caraveo e il professor Paolo Di Marco.

Durante il congresso, a margine della conferenza dell’Ingegner Cugno, il presidente, Luigi Pizzimenti è stato raggiunto telefonicamente dall’astronauta italiano Paolo Nespoli, in visita a Washington per il post-light tour, che si è trattenuto alcuni minuti per complimentarsi con l’attività di divulgazione che l’Associazione svolge. Prima dei saluti Paolo Nespoli ha ricordato alla platea dei soci che la patch con il logo dell’associazione, consegnata a lui dal presidente, ha volato dentro la ISS (Stazione Spaziale Internazionale) ed è rientrata da pochi giorni con un modulo Dragon (SPACEX). Un piccolo riconoscimento che Paolo Nespoli ha voluto dare a sostegno dell’associazione il cui obiettivo principale è quello di diffondere il più possibile la cultura dello Spazio e favorire la space economy nel nostro Paese.

L‘intero Congresso si è svolto nella bellissima cornice di Malpensa Fiere e in collaborazione con Thales Alenia Space, QBT e Expo Elettronica.

2° CONGRESSO NAZIONALE ADAA
“Associazione per la Divulgazione Astronomica e Astronautica”

12 e 13 maggio MALPENSA FIERE

Due giornate all’insegna della divulgazione scientifica con conferenze e incontri con eccellenze come la Dott.ssa Patrizia Caraveo, il Dott. Giovanni Caprara e l’Ing Walter Cugno di Thales Alenia Space.

L’Associazione presenterà al pubblico la collezione di grandi mockup spaziali costruiti dal team di ADAA. Mostra di modelli spaziali LEGO. Durante la manifestazione sarà in funzione il nuovissimo PLANETARIO DIGITALE con programmi e spettacoli ad ogni ora a cura di: Emanuele Cambiotti (vedi programma Planetario in loco).

12 maggio 2018

PROGRAMMA CONGRESSO:

ore 9.00 Registrazione partecipanti

Apertura congresso: Luigi Pizzimenti  Presidente dell’Associazione per la Divulgazione Astronomica e Astronautica ADAA. Storico del Programma Apollo e Direttore di SPAZIO Magazine. Consulente scientifico di RAI, RSI, Apollo Lunar Surface Journal e Musei. Nel dicembre del 2009 ha Pubblicato il libro: PROGETTO APOLLO “Il sogno più grande dell’uomo”. 

Dott. Giovanni Caprara presenta: Verso Marte passando per la Luna

Giovanni Caprara è editorialista scientifico del “Corriere della Sera” . È autore di numerose   pubblicazioni sulla  storia della scienza e dell’esplorazione spaziale tradotte in Europea e negli Stati Uniti,  tra cui:   Il libro dei voli spaziali (Vallardi); Era spaziale (Mondadori) ; Abitare lo spazio (Mondadori) ; Lavventura della scienza: sfide, invenzioni e scoperte nelle pagine del “Corriere della Sera” (Rizzoli) ; Scienziati  (Bolis Editore); L’Italia sullo Shuttle (Mondadori); Alla scoperta del sistema solare (Mondadori, con Margherita Hack) ; Breve storia delle grandi scoperte scientifiche (Bompiani), Storia italiana dello spazio (Bompiani); The Complete Encyclopedia of Space Satellites (FireFly); Co-autore de: Space Exploration and Humanity A historical encyclopedia (ABC-CLIO); Rosso Marte (Utet).     Curatore della sezione Spazio del Museo nazionale della scienza e della tecnologia di Milano Nel 2000 ha ricevuto il premio ConScientia come giornalista scientifico dell’anno, premio assegnato congiuntamente dalle università milanesi; Nel 2010 l’European Science Writers Award della Euroscience. Dal 2011 è presidente dell’UGIS, Unione Giornalisti Italiani Scientifici. Nel 2016 il Premio per la comunicazione scientifica della Società Italiana di Fisica (SIF) Un asteroide in orbita tra Marte e Giove porta il suo nome assegnato dalla International Astronomical Union.

Dott.ssa Patrizia Caraveo presenta: Stregati da Marte  

“Marte ci ha sempre affascinato. I risultati scientifici si sono intrecciati con la fantasia facendo nascere capolavori di fantascienza più o meno realistica. Da quando von Braun nel 1969 propose (senza successo) la missione di astronauti su Marte, il pianeta rosso è sempre stato considerato la prossima meta dell’esplorazione umana del sistema solare. Ma, per portare uomini su Marte, bisogna crederci”.  

Laureata in Fisica all’Università di Milano nel 1977. Dal 2002 direttore di ricerca. Dal 2011 al 2017 è stata direttore dell’Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica di Milano (IASF). Ha collaborato a diverse missioni spaziali internazionali dedicandosi all’astrofisica delle alte energie a partire dalla missione europea Cos-B. Collabora alla missione AGILE dell’ASI, alla missione INTEGRALE dell’Agenzia Spaziale Europea e alle missioni della NASA Swift e Fermi. Array Telescopio Cherenkov

Ing Walter Cugno presenta: “ExoMars: Il viaggio alla scoperta di Marte continua”.  

Dal 1 Gennaio 2016, è stato nominato Responsabile del Dominio Esplorazione e Scienza di Thales Alenia Space Italia ; in aggiunta è stato nominato Responsabile del sito di Torino. Avendo precedentemente operato in ruoli tecnici e manageriali e di sviluppo di diversi programmi, dal 2013 stato nominato Direttore del Programma Exomars. Dal 1997 al 2013 ha lavorato come Program Manager dei programmi della Stazione Spaziale Internazionale, in particolare per New Nasa Initiaitve, Nodi 2 & 3, Cupola, MPLM Sustaining Engineering e Cygnus Pressurized Cargo Module. In Alenia Spazio, prima della fusione con Thales, ha ricoperto il ruolo di Program and Operation Manager, acquisendo esperienza nella manifattura, assemblaggio, integrazione e test, nonchè nello sviluppo di nuove tecnologie. Ha inoltre ricoperto altri significativi ruoli quali Product Assurance Manager, Assembly Intergation e Test Manager, Lunch Operation Manager e Project Manager in programmi quali Spacelab, Tehered Satellite, IRIS, Lageos, Hipparcos e SAX X –ray Satellite. Nato ad Avigliana (Torino) nel 1955, ha studiato Costruzione Aeronautica presso l’Istituto Avogadro di Torino.

Luigi Pizzimenti e Prof. Paolo Di Marco (Università di Pisa DESTEC) presentano: 69h campagna voli parabolici ESA e la microgravità.

Prof. Ing. Alessandro Barazzetti Segretario ADAA, presenta: ADAA si avventura nello spazio con AlSat#1 “ADAA lancerà in orbita un satellite della classe Cubesat per una missione scientifica e didattica”.  Sarà illustrata una panoramica degli obiettivi primari e descritte le fasi di sviluppo del progetto, il coinvolgimento a livello nazionale di scuole e istituti superiori e le numerose innovazioni che saranno caricate a bordo della missione. A margine la descrizione della missione, che precorrerà il lancio del nostro satellite. Al termine verranno illustrate le modalità di finanziamento.

13 Maggio 2018

E’ convocata l’assemblea straordinaria che si terrà, in prima convocazione il 12 maggio 2018 alle ore 18:00 e in seconda convocazione il 13 maggio 2018 alle ore 10.00, presso Malpensa Fiera (Busto Arsizio) Comunicazione via email è stata inviata a tutti i Soci, che sono invitati a partecipare. 

ore 12:00/14.00 Pausa pranzo

ore 14.00/18.00 SESSIONI AL PLANETARIO e tempo libero per visitare la Fiera dell’Elettronica

Per iscriversi e partecipare scrivere a: info@adaa.it 

La partecipazione al Congresso è aperta anche a non Soci, GRATUITO solo per i SOCI ADAA  in regola con la quota sociale e con l’invio della mail di conferma.

HILTON GARDEN INN – MILANO MALPENSA

QUI LINK DIRETTO PER LA PRENOTAZIONE

Partner istituzionale:

EXPO ELETTRONICA

ADAA ospite dell’Agenzia Spaziale Europea

Adaa e la redazione di Spazio Magazine hanno trascorso 3 giorni in Germania per incontrare astronauti, tecnici e scienziati dell’Agenzia Spaziale Europea.

In esclusiva su  SPAZIO MAGAZINE  il racconto dal Centro Europeo Astronauti EAC di Colonia e dal Controllo Missioni (ESOC) di Damstadt.

 

Cubesat ALSAT#1

ADAA lancerà in orbita un satellite della classe CubeSat

Visita il sito dedicato di ALSAT#1

SCOPO DELLA MISSIONE: Lo scopo principale della missione ALSat#1 sarà di coinvolgere università e istituti scolastici in un grande concorso che richiede la comunicazione diretta degli studenti con il satellite in transito sopra l’istituto, o direttamente presso la nostra sede. Il premio finale del concorso sarà consegnato direttamente dalle mani di un astronauta dell’ESA o della NASA durante un evento speciale organizzato da ADAA al termine della missione.  Dal lato scientifico l’esperimento riguarderà il test di tolleranza alle radiazioni dei microchip .

Un cubesat è un tipo di satellite miniaturizzato avente forma cubica, volume di 1 dm³ e massa non superiore a 1,33 kg. Di solito la sua elettronica viene realizzata utilizzando componenti COTS. Il modello CubeSat è stato sviluppato a partire dal 1999 dal Politecnico Statale della California e dall’Università di Stanford. Il termine “cubesat” è stato coniato per denotare quei nanosatelliti che rispettano le specifiche descritte nel progetto CubeSat .

1° Congresso Nazionale ADAA

 AREZZO, 30 SETTEMBRE 2017

Per iscrizioni scrivere a: info@adaa.it

PROGRAMMA

  • ore 9.35 Apertura Congresso: Pres. Luigi Pizzimenti

  • ore 10.00 Ing. Paolo Musi (Thales Alenia Space) presenta:

I satelliti Bepi Colombo ed Euclid : alla scoperta di Mercurio e dell’universo oscuro.

Abstract:

Thales Alenia Space Italia ha contribuito alle piu importanti missioni scientifiche Europee dell’ultimo decennio per lo studio del pianeta Terra, l’esplorazione del sistema Solare e l’osservazione dell’Universo. Recenti esempi significativi sono stati i satelliti Rosetta per lo studio delle comete, Herschel e Planck,per lo studio dell’ universo e della radiazione cosmica di fondo, satelliti che hanno concluso la loro vita operativa con risultati straordinari.

Le missioni Bepi Colombo ed Euclid rappresentano invece 2 importanti sfide del prossimo futuro per l’ ESA, l’industria e la comunità scientifica europee ed italiane in particolare. Il satellite Bepi Colombo, che prende il nome dallo scienziato italiano Giuseppe Colombo, è stato progettato per consentire l’esplorazione accurata e sistematica di Mercurio, il pianeta piu interno e piu caldo del Sistema Solare. Il satellite è ora in fase di allestimento e verifiche finali per il lancio previsto alla fine del 2018 ed ha richiesto lo sviluppo di tecnologie innovative per operare alle alte temperature previste a distanza ravvicinata dal Sole. 

Lo studio sistematico della materia e dell’energia oscura sono invece gli obiettivi della missione Euclid, un progetto ambizioso per contribuire alla comprensione di queste componenti dell’Universo che, secondo le teorie cosmologiche attuali, ne costituiscono circa il 95% ma restano ancora in gran parte misteriose. Il satellite, dotato di un sistema di puntamento ultra stabile ed un telescopio di 1,2 m di diametro, farà una mappatura sistematica del cielo extragalattico per oltre 6 anni sia nella banda di frequenze visibile che nell’infrarosso .

  • 14.35 Emanuele Cambiotti: Le Comete

Abstract:

Cos’è una Cometa? Daremo risposta a questa domanda iniziando dalle grandi comete del passato fino ad arrivare al 1986 quando la sonda Giotto avvicinò la cometa di Halley per scattare le prime immagini storiche di un nucleo cometario. Analizzeremo da vicino le strutture che formano una cometa: il nucleo, la chioma e la coda. La nube di Oort, una grande “deposito” a 50.000 unità astronomiche dal Sole dove si trovano miliardi di comete in attesa di intraprendere il loro lungo viaggio verso la nostra stella, scoperta nel 1950 dall’astronomo olandese Jan Oort. La missione europea “Rosetta” dove, per la prima volta nella storia dell’esplorazione spaziale, il lander “Philae” si è adagiato sulla superficie di una cometa il 12 Novembre 2014: la 67P/Churyumov-Gerasimenko.

  • 15.05 Vincenzo Gallo: Astronauti e disabilità

“Quali le sono le opportunità per una persona disabile di viaggiare nello spazio?”

Abstract:
Da quando gli uomini hanno iniziato nel 1961 a varcare i confini dell’atmosfera terrestre, le attività conseguenti sono state sempre svolte da persone cd normo dotate.
Chiaramente operare in condizioni estreme quali quelle presenti nello spazio extraatmosferico richiede capacità psicofisiche non comuni.

I primi astronauti vennero selezionati nei ruoli dei piloti militari, che già avevano subito, in fase di arruolamento una forte scrematura.
Questi indagini fisiologiche si sono moltiplicate di un fattore mille quando si è trattato di selezionare poi degli astronauti, che si sarebbero trovati ad operare in un ambiente sconosciuto, del quale si potevano prevedere gli effetti a grandi linee, ma non certo nei dettagli.

  • 15.35 Biagio Cimini presenta il corto: Baikonur, Dove tutto è iniziato

Abstract:

Il viaggio della delegazione ADAA nel cosmodromo più famoso del mondo”. …una ‘magnifica desolazione’: la definirebbe così, forse, Buzz Aldrin. Davanti a noi un’immensa distesa pianeggiante a perdita d’occhio: centinaia e centinaia di chilometri di nulla assoluto. E solo dopo 3 ore di autobus, all’orizzonte, la sagoma di qualche casermone dalle chiare architetture sovietiche ed un cartello in cirillico: Baikonur…“

Inizia così lo straordinario viaggio di 4 amici nel cuore della steppa kazaka per assistere al lancio dell’astronauta Paolo Nespoli. Dopo una breve panoramica tra le immagini della città, rivedremo come avviene la preparazione del razzo Soyuz fino al posizionamento in rampa ed il saluto commovente degli astronauti alle loro famiglie prima del momento più emozionante del viaggio: Il lancio. Attraverso filmati inediti, rivivremo eventi e tradizioni spaziali uniche al mondo, nella cornice di una città misteriosa, all’ombra della rampa di lancio dove tutto è iniziato: la rampa di Yuri Gagarin.

  • 16.35 Alessandro Barazzetti: ADAA si avventura nello spazio con AlSat#1

Abstract:

“ADAA lancerà in orbita un satellite della classe Cubesat per una missione scientifica e didattica”

L’intervento tratterà nel dettaglio il progetto AlSat#1, la motivazione che ha spinto ADAA a intraprendere un’avventura così ambiziosa ed esaltante. Sarà illustrata una panoramica degli obiettivi primari e descritte le fasi di sviluppo del progetto, il coinvolgimento a livello nazionale di scuole e istituti superiori e le numerose innovazioni che saranno caricate a bordo della missione. A margine la descrizione della missione, che precorrerà il lancio del nostro satellite. Al termine verranno illustrate le modalità di finanziamento.

  • 17.00 Chiusura congresso

1 ottobre 2017
Alle ore 9.00, inizio dell’Assemblea Ordinaria aperta solo ai Soci ADAA. Gli accompagnatori avranno del tempo libero per visitare il famoso mercatino dell’antiquariato di Arezzo, fra i più importanti d’Italia o per visitare la città (programma visite in loco).
Al termine dell’Assemblea Ordinaria, i partecipanti avranno la possibilità di effettuare voli in elicottero e aereo sulla città e zone limitrofe.

Per iscrizioni scrivere a: info@adaa.it 

L’astronauta italiano Paolo Nespoli al suo terzo volo nello Spazio

Il  28 luglio 2017, una delegazione dell’Associazione per la Divulgazione Astronomica e Astronautica sarà in Kazakistan per sostenere il nostro connazionale, l’astronauta ASI ed ESA Paolo Nespoli, che decollerà per la terza volta con destinazione la Stazione Spaziale Internazionale (Expedition 52).

La missione, dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), denominata VITA si concluderà il prossimo dicembre con l’atterraggio sempre in Kazakistan. Nespoli, che ha compiuto 60 anni lo scorso aprile, diventerà l’astronauta europeo più longevo.

Il lancio avverrà dalla stessa rampa di Baikonur dalla quale, 56 anni prima era decollato Yuri Gagarin per il primo storico volo a bordo della capsula Sovietica Vostok. 

da sinistra:
 Nespoli, ESA – ASI Terzo volo
Sergej Rjazanskij, RKA Secondo volo
Randolph Bresnik, NASA Secondo volo

Negli ultimi mesi durante i miei viaggi al Johnson Space Center della NASA a Houston (TX), ho incontrato il nostro connazionale Paolo Nespoli che si addestra per la sua terza missione nello Spazio.
Per parlare della carriera di Nespoli, sarebbe necessario un libro intero. Oltre ai dati salienti che troverete di seguito, mi fa piacere sottolineare la grande disponibilità di Paolo Nespoli. L’ho ascoltato anche in diverse occasioni, per esempio quando è stato ospite presso il Museo del Volo oppure in Olanda presso il centro ESA, è sempre stato un successo di pubblico e di critica. Grande divulgatore sa catturare l’attenzione del pubblico di tutte le età.
Nel luglio del 2015 l’astronauta italiano Paolo Nespoli è stato assegnato ad una terza missione spaziale come membro della spedizione 52/53 sulla Stazione Spaziale Internazionale. Partirà a bordo della navetta Soyuz a maggio 2017 per una missione di cinque mesi. Quest’ultima missione è parte di un accordo di scambio tra la NASA e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) che coinvolge astronauti ESA.

Sarà la terza missione di lunga durata dell’Agenzia Spaziale Italiana e prenderà il via il 28 luglio 2017, portando a bordo della ISS Paolo Nespoli per circa cinque mesi. L’astronauta italiano dell’ESA tornerà a volare per la terza volta nello spazio.

L’annuncio è stato dato il 30 luglio 2015 presso la sede dell’ASInel corso di una conferenza stampa di presentazione del volo, cui, oltre a Nespoli, hanno preso parte il Presidente dell’ASI Roberto Battiston e il Responsabile dell’European Astronaut Center dell’ESA Frank De Winne.

“È con particolare piacere – ha dichiarato Roberto Battiston nel suo intervento – che posso annunciare l’assegnazione di Paolo Nespoli alla prossima missione di lunga durata, la terza assegnata all’ASI sulla base dell’accordo con la NASA legato ai moduli MPLM, missione che si terrà nel 2017 nel corso della Spedizione 52/53”.

“Con due missioni alle spalle, Paolo è un veterano dello spazio, molto apprezzato dalla NASA e dall’ESA per professionalità dimostrata nelle due missioni precedenti – ha proseguito Battiston – Paolo Nespoli è l’unico astronauta civile tra i quattro astronauti italiani in servizio presso il corpo europeo dell’ESA. Con questa nuova missione l’Italia conferma la continuità del suo ruolo sulla ISS, in un contesto di utilizzo delle competenze di tutti gli astronauti italiani, guardando in prospettiva anche alla prossima missione ESA di lunga durata che sarà assegnata all’ Italia tra il 2018 ed il 2019″, ha concluso il numero uno dell’ASI.

Durante la permanenza sulla Stazione Spaziale Internazionale, Paolo Nespoli porterà a bordo una serie di esperimenti scientifici, secondo un programma attualmente in corso di definizione, in continuità con la pianificazione scientifica dell’ASI nel settore dell’esplorazione umana nello spazio.

Anche questa missione – dopo Volare di Luca Parmitano nel 2013 e Futura di Samantha Cristoforetti quest’anno – è stata assegnata all’ASI dalla NASA e nasce da un Memorandum bilaterale diretto NASA/ASI, in base al quale l’ASI ha fornito all’ente spaziale statunitense tre moduli pressurizzati abitativi (MPLM – Multi Purpose Pressurized Module) e il PMM (Permanent Multi Purpose Module) per la ISS.

La prima avventura spaziale di Paolo Nespoli è stata la missione Esperia, nel 2007: l’astronauta dell’ESA ha raggiunto la ISS a bordo dello Space Shuttle STS-120, e nelle sue due settimane di permanenza a bordo uno dei suoi compiti principali è stato quello di contribuire a installare il modulo Nodo-2 sulla Stazione Spaziale.

È tornato poi sulla ISS tre anni dopo per 160 giorni, come parte della Expedition 26/27: con la missione MagISStra, oltre ai numerosi esperimenti, Paolo Nespoli è stato coinvolto nell’approdo di due navicelle cargo, una europea e l’altra giapponese: il secondo ATV (Automated Transfer Vehicle) e il secondo HTV (H-II Transfer Vehicle).

Dopo MagISStra, Paolo ha lavorato presso il centro ESRIN dell’ESA in Italia, ma ora ha già iniziato ad allenarsi presso il Gagarin Cosmonaut Training Centre nei pressi di Mosca, in Russia, per la sua nuova avventura.

Dati biografici
Nato il 6 aprile 1957 a Milano, abita a Verano Brianza (Milano). È appassionato di immersioni subacquee, pilotaggio di aerei a turismo, assemblaggio computer ed apparecchiature elettroniche, computer software.
Studi
Ottiene un Bachelor of Science in Aerospace Engineering nel 1988 dalla Polytechnic University of New York (USA) e, nel 1989 riceve, sempre dalla stessa università, un Master of Science in Aeronautics and Astronautics. L’Università degli Studi di Firenze gli riconosce, nel 1990, una Laurea in Ingegneria Meccanica.
Qualifiche e brevetti
Civili: Abilitazione all’esercizio della professione di Ingegnere, Brevetto di pilota (Private Pilot Licence) con qualifica per volo strumentale, Brevetto avanzato d’immersione subacquea, Abilitazione all’immersione NitrOx.
Militari: Paracadutista, Istruttore di paracadutismo, Direttore di lancio, Abilitazione al lancio d’alta quota, Incursore.
Riconoscimenti
Riconoscimenti di “Team achievement” per: la missione spaziale Mir 97 (Agenzia Spaziale Tedesca), la missione spaziale EUROMIR 95 (ESA), il programma NASA-Mir (NASA), la missione spaziale EUROMIR 94 (ESA), l’esperimento Bed Rest Experiment (ESA – Agenzia Spaziale Francese), la simulazione Columbus Utilisation Simulation (ESA).
Esperienza
Entrato nell’Esercito Italiano nel 1977, diventa sottufficiale e lavora come istruttore di paracadutismo presso la Scuola Militare di Paracadutismo di Pisa. Nel 1980 passa al 9° Battaglione d’Assalto “Col Moschin” di Livorno dove si qualifica come Incursore. Dal 1982 al 1984 è inviato a Beirut, in Libano, con il Contingente Italiano della Forza Multinazionale di Pace. Rientrato in Italia, diventa ufficiale e rimane a disposizione del Comando Battaglione Incursori.
Nel 1985 riprende gli studi universitari e nel 1987 Nespoli lascia l’esercito. Dopo aver ottenuto un Master di Scienza all’estero, nel 1989, Nespoli ritorna in Italia e inizia a lavorare come Ingegnere Progettista alla Proel Tecnologie di Firenze, dove ha eseguito analisi meccaniche e fornito il supporto per la qualifica delle unità di volo dell’Electron Gun Assembly, uno dei principali componenti del sistema del “satellite al guinzaglio” (Tethered Satellite System, TSS) dell’Agenzia Spaziale Italiana.
Nel 1991, è entrato a far parte del corpo astronautico europeo dell’ESA, a Colonia, Germania; in qualità di ingegnere per la formazione degli astronauti ha contribuito alla preparazione e allo sviluppo della formazione di base degli astronauti europei ed è stato responsabile della preparazione e della gestione del mantenimento delle competenze degli astronauti. È stato responsabile anche dell’ Astronaut Training Database, un software utilizzato per la preparazione e la gestione della formazione degli astronauti.
Nel 1995 è stato assegnato al progetto EuroMir presso lo stabilimento ESTEC dell’ESA, a Noordwijk nei Paesi Bassi, dove ha assunto la responsabilità del team che ha preparato, integrato e supportato il Payload and Crew Support Computer utilizzato a bordo della stazione spaziale russa Mir.
Nel 1996, è stato assegnato al Johnson Space Center della NASA, a Houston, in Texas, dove ha lavorato nella Spaceflight Training Division per la formazione per il personale di terra e per gli equipaggi in orbita a bordo della Stazione Spaziale Internazionale.
Nel luglio 1998, è stato selezionato come astronauta dall’Agenzia Spaziale Italiana e un mese dopo si è aggregato al Corpo Astronautico Europeo dell’ESA, nella base del Centro Astronautico Europeo (European Astronaut Centre, EAC) di Colonia, in Germania.
Nell’agosto 1998, è stato trasferito presso il Johnson Space Center della NASA e assegnato alla classe di astronauti XVII della NASA.
Nel 2000 ha conseguito le qualificazioni di base per essere assegnato a una missione a bordo di uno Shuttle e alla Stazione Spaziale Internazionale. Nel luglio 2001 ha completato con successo il corso di addestramento per comandare il braccio robotico dello Shuttle. Nel settembre 2003 ha completato il corso avanzato per le attività extraveicolari.
Nell’agosto 2004, Nespoli è stato assegnato temporaneamente al centro di addestramento per cosmonauti Gagarin a Star City (vicino Mosca, Russia), dove ha seguito l’addestramento iniziale per la navicella spaziale Soyuz.
Dopo questo, Nespoli è tornato al centro astronauti della NASA in JSC/Houston, dove ha effettuato l’addestramento di competenza per mantenere le qualificazioni acquisite ed ha partecipato a corsi avanzati. Inoltre ha effettuato diverse funzioni tecniche per la NASA, per l’ESA e per l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI).
Nel giugno del 2006, Nespoli è stato ufficialmente assegnato all’equipaggio della missione STS-120 dello Shuttle.
Esperienza di volo spaziale
Dal 23 ottobre al 7 novembre 2007, Paolo Nespoli ha volato come specialista di missione a bordo dello Space Shuttle Discovery per il volo STS-120 verso la Stazione Spaziale Internazionale.
Durante questa missione è stato consegnato ed installato il Nodo 2, un importante elemento strutturale essenziale per l’ulteriore ampliamento della ISS, che include anche l’aggiunta del laboratorio europeo Columbus.
Un altro importante compito svolto è stata la rilocazione di uno dei pannelli solari che forniscono energia alla Stazione. Nespoli ha avuto un ruolo chiave come astronauta di attività intraveicolare (IVA) durante le uscite nello spazio di questa missione, inclusa quella relativa all’installazione del Nodo 2.
Durante la sua missione, chiamata Esperia, Paolo Nespoli ha anche portato a termine per la comunità scientifica europea, una serie di esperimenti europei nel campo della biologia e della fisiologia umana ed ha, inoltre, preso parte ad attività di carattere educativo.
Nel novembre 2008, Paolo Nespoli è stato assegnato al suo secondo volo nello spazio. La Spedizione 26/27, una missione di lunga durata sulla Stazione Spaziale Internazionale, è stata lanciata il 15 dicembre 2010. In qualità di ingegnere di volo, i suoi compiti durante la missione MagISStra comprendevano la conduzione di esperimenti scientifici e dimostrazioni tecnologiche, nonché l’esecuzione di attività educative. Dopo aver passato 159 giorni nello spazio, è rientrato a Terra il 24 maggio 2011.