El observatorio Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) es un avión Boeing 747 SP restaurado que está equipado con un telescopio de infrarrojos de 2,7 metros, lo que lo convierte en el único observatorio volante del mundo. Este innovador avión de investigación permite a los científicos ver el espectro de infrarrojos de luz, que solo es parcialmente visible desde el suelo, desde la altitud de crucero de SOFIA en la estratosfera. Fue desarrollado de forma conjunta entre el centro German Aerospace Centre (DLR) y la NASA (National Aeronautics and Space Administration) de EE. UU.
Las operaciones científicas de SOFIA están coordinadas por el German SOFIA Institute (DSI), con sede en la Universidad de Stuttgart, y Universities Space Research Association (USRA) con sede en los Estados Unidos. Un consorcio del sector alemán diseñó y fabricó el telescopio en nombre de DLR. Los sistemas de aislamiento de la vibración y rotación, las cámaras de seguimiento y la interfaz del sistema del telescopio/seguimiento fueron desarrollados por DSI. La NASA fue responsable de la modificación del avión de largo alcance, la instalación del telescopio, las pruebas de vuelo y las operaciones. La ventaja principal de SOFIA respecto a los telescopios terrestres es que los astrónomos pueden colocar el observatorio en la ubicación exacta necesaria para ver acontecimientos celestes excepcionales, como, por ejemplo, las ocultaciones, y realizar observaciones desde el hemisferio del norte y el hemisferio del sur con el mismo conjunto de instrumentos.
La luz infrarroja emitida por los objetos espaciales es de especial interés para los científicos, y solo es visible parcialmente desde la Tierra, principalmente porque el vapor de agua que hay en la atmósfera de la Tierra impide el paso de la radiación de infrarrojos. Sin embargo, desde una altura de 13 kilómetros en la estratosfera, casi nada impide la observación de objetos astronómicos en el espectro de infrarrojos.
Según el doctor Dörte Mehlert de la Universidad de Stuttgart, DSI ha desarrollado una gran parte de su trabajo con sistemas de SOFIA con estudiantes de posgrado y doctorandos en la universidad. Para facilitar la colaboración y el desarrollo, el equipo optar por una plataforma de diseño 3D común como estándar. DSI se decantó por el software SOLIDWORKS® Research Edition porque es fácil de usar, los diseñadores tienen acceso a herramientas de simulación de SOLIDWORKS integradas y SOLIDWORKS es popular entre los participantes del proyecto.
"La razón principal por la que elegimos el software de SOLIDWORKS fue que la mayoría de nuestros partners del sector utilizan SOLIDWORKS", explica Yannick Lammen, un doctorando de ingeniería mecánica en la Universidad de Stuttgart que trabaja en las optimizaciones estructurales de los sistemas de aislamiento de la vibración y rotación para el telescopio. "Yo, y al menos un compañero, jamás había utilizado SOLIDWORKS antes de este proyecto, pero el software es tan fácil de usar que aprender a utilizarlo me llevó una semana aproximadamente".
SIMULACIÓN DE LAS CONDICIONES DE LA ESTRATOSFERA
El equipo de desarrollo de SOFIA utilizó el software de modelado de SOLIDWORKS para diseñar los diversos ensamblajes y componentes necesarios para estabilizar el telescopio y las cámaras de seguimiento durante el vuelo. También utilizaron las herramientas de SOLIDWORKS Simulation para validar y optimizar el rendimiento del diseño en el desafiante entorno operativo de un avión en movimiento en la estratosfera.
"El avión SOFIA se mueve y sacude constantemente, y los sistemas del telescopio deben funcionar en un amplio intervalo de presión y temperatura", explica Jan Drendel, un estudiante de posgrado en ingeniería mecánica de la Universidad de Stuttgart que trabajó en la interfaz entre las tres cámaras de seguimiento/posicionamiento del avión y el telescopio. "El sistema está sometido al calor de California cuando está en el suelo y a temperaturas cercanas a -40 °C cuando se encuentra en la estratosfera.
"Con el uso de las herramientas de SOLIDWORKS Simulation, he llevado a cabo estudios de tensión estática lineal y expansión térmica en los componentes de la interfaz de la cámara/telescopio", continúa Drendel. "El peso es esencial en proyectos aeroespaciales, y SOLIDWORKS Simulation me ha ayudado a reducir los materiales y el peso en los componentes de baja tensión operativa, así como a fortalecer las piezas donde la tensión es alta".
