O Observatório Estratosférico para Astronomia Infravermelha (SOFIA) é uma aeronave Boeing 747 SP reformada, equipada com um telescópio infravermelho de 2,7 metros, o que a torna o único observatório aéreo do mundo. Esse inovador avião de pesquisa permite que os cientistas vejam o espectro infravermelho de luz, que é apenas parcialmente visível do solo, da altitude de deslocamento do SOFIA na estratosfera. Ele foi desenvolvido em conjunto por meio de uma parceria entre o DLR (Centro Aeroespacial Alemão) e a NASA (National Aeronautics and Space Administration, administração nacional da aeronáutica e espaço).
A operação científica do SOFIA é coordenada pelo Instituto Alemão SOFIA (DSI), que está localizado na Universidade de Stuttgart, e pela USRA (Universities Space Research Association, associação de pesquisas espaciais universitárias) nos Estados Unidos. Um consórcio da indústria alemã projetou e fabricou o telescópio em nome do DLR. Os sistemas de isolamento vibratório e rotacional, as câmeras de rastreamento e a interface do sistema de rastreamento/telescópio foram desenvolvidos pelo DSI. A NASA foi responsável pela modificação da aeronave de longo alcance, instalação do telescópio, teste de voo e operações. A principal vantagem do SOFIA em relação aos telescópios de solo é que os astrônomos podem posicionar o observatório no local preciso necessário para ver eventos celestiais raros, como ocultações, e fazer observações dos hemisférios norte e sul com o mesmo conjunto de instrumentos.
A luz infravermelha emitida por objetos espaciais é de interesse particular para cientistas e apenas parcialmente visível do solo, principalmente porque o vapor de água na atmosfera da Terra bloqueia a passagem da radiação infravermelha. No entanto, a uma altitude de 13 quilômetros na estratosfera, quase nada atrapalha a observação de objetos astronômicos no espectro infravermelho.
De acordo com o Dr. Dörte Mehlert da Universidade de Stuttgart, o DSI desenvolveu grande parte de seus sistemas SOFIA trabalhando com alunos de pós-graduação e doutorado da universidade. Para facilitar a colaboração e o desenvolvimento, a equipe precisava padronizar uma plataforma de projeto 3D comum. O DSI escolheu o SOLIDWORKS® Research Edition porque ele é fácil de usar, os projetistas têm acesso às ferramentas integradas de simulação do SOLIDWORKS, e porque o SOLIDWORKS é popular entre os participantes do projeto.
"Escolhemos o SOLIDWORKS principalmente porque a maioria de nossos parceiros industriais usa o SOLIDWORKS", explica Yannick Lammen, doutorando em engenharia mecânica pela Universidade de Stuttgart, que está trabalhando em otimizações estruturais dos sistemas de isolamento vibratório e rotacional para o telescópio. "Eu, e pelo menos um colega, não tínhamos usado o SOLIDWORKS antes deste projeto, mas o software é tão fácil de usar que aprendemos a usá-lo em uma semana."
SIMULAÇÃO DAS CONDIÇÕES ESTRATOSFÉRICAS
A equipe de desenvolvimento do SOFIA usou o software de modelagem SOLIDWORKS para projetar as várias montagens e componentes necessários para estabilizar as câmeras de rastreamento e do telescópio durante o voo. Eles também utilizaram as ferramentas do SOLIDWORKS Simulation para validar e otimizar o desempenho do projeto no ambiente operacional desafiador de uma aeronave móvel na estratosfera.
"A aeronave SOFIA está constantemente tremendo e se movendo, e os sistemas do telescópio devem funcionar em uma ampla faixa de temperatura e pressão", explica Jan Drendel, pós-graduando de engenharia mecânica pela Universidade de Stuttgart, que trabalhou na interface entre as três câmeras de rastreamento/posicionamento da aeronave e o telescópio. "O sistema é submetido ao calor da Califórnia quando está no solo e a temperaturas próximas a -40 °C quando está na estratosfera."
"Com as ferramentas do SOLIDWORKS Simulation, realizei estudos lineares de tensão de estática e expansão térmica nos componentes da interface da câmera/telescópio", acrescenta Drendel. "O peso é fundamental em projetos aeroespaciais, e o SOLIDWORKS Simulation me ajudou a reduzir o material e o peso em componentes com baixa tensão operacional, além de fortalecer as peças onde a tensão é alta."
