SOFIA Data Center (SDC)

Mit der ersten Version des SOFIA-Technik- und Betriebsarchivs steht ab sofort ein zentraler Wissensspeicher für die technische Dokumentation des SOFIA-Teleskops zur Verfügung. SOFIA, das Stratosphären Observatorium für Infrarot Astronomie, war ein Gemeinschaftsprojekt der NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR). Das neue Archiv trägt den englischen Namen Technology and Operations Archive (TOA), bündelt relevante Informationen zu Technik und Betrieb des Teleskops und wird vom SOFIA Data Center (SDC) der Universität Stuttgart bereitgestellt. Eine wesentliche Aufgabe des SDC ist es, die astronomischen SOFIA-Daten aus den Jahren operativen 2010 bis 2022 für die wissenschaftliche Nutzung aufzubereiten und über ein Virtual Observatory (VO) zugänglich zu machen.

Schon in der Planungsphase des SDC war vorgesehen, neben den astronomischen Daten auch die technischen und operationellen Informationen des Teleskops dauerhaft zu sichern. Ziel ist es, das im Laufe der Entwicklung, Fertigung, Integration und des Betriebs entstandene technische Wissen langfristig zu dokumentieren und für zukünftige Projekte nutzbar zu machen.

„Die außergewöhnliche Leistungsfähigkeit des SOFIA-Teleskops wird besonders an seiner inertialen Stabilisierung deutlich“, betont Michael Hütwohl, SDC-Projektmanager und ehemaliger Telescope Manager des SOFIA-Teleskops. „Selbst bei geöffneter Teleskoptür, in einer Flughöhe von rund 41.000 Fuß und bei einer Fluggeschwindigkeit von mehr als 850 km/h konnte das Teleskop über mehrere Stunden mit höchster Präzision nachgeführt werden.“ Anschaulich wird diese Genauigkeit durch den Vergleich, dass ein am Teleskop befestigter Laserpointer seinen Lichtpunkt in 16 Kilometern Entfernung innerhalb des Umfangs einer Cent-Münze gehalten hätte.

Das SDC erhielt daher zusätzlich zu seinen astronomischen Aufgaben – etwa der Weiterentwicklung von Datenreduktionsverfahren und dem Aufbau des wissenschaftlichen Archivs – den Auftrag, das Technology and Operations Archive aufzubauen. „Damit wird die besondere Bedeutung des SOFIA-Teleskops als deutscher Beitrag zum gemeinsamen SOFIA-Projekt mit der NASA unterstrichen“, so Hütwohl. Entwicklung, Bau und Integration erfolgten durch ein deutsches Firmenkonsortium unter Federführung der MT Mechatronics GmbH (heute OHB Digital Connect GmbH) und der Kayser-Threde GmbH (heute OHB System AG). Für den Betrieb sowie die kontinuierliche Leistungsoptimierung war das Deutsche SOFIA Institut der Universität Stuttgart verantwortlichDie Dokumentation folgt der Hardware Breakdown Structure (HBS) des Teleskops. Jeder Baugruppe ist ein vierstelliger, hierarchischer Code zugeordnet, beispielsweise HBS 1000 für das optische System und HBS 1100 für den Primärspiegel. Dadurch lassen sich Dokumente den verschiedenen Untersystemen schnell und eindeutig zuordnen und finden. Während der aktiven Projektphase wurden alle Unterlagen im Dokumentenmanagementsystem Windchill versionskontrolliert verwaltet, sodass Reparaturen, Modifikationen und Weiterentwicklungen jederzeit nachvollziehbar sind. Der abschließende Dokumentationsstand wurde anschließend in das TOA übernommen.

Die jetzt verfügbare erste Version des TOA enthält vor allem die technische Dokumentation des Teleskops. Grundlage bildet das sogenannte Acceptance Data Package (ADP), das zum Zeitpunkt der Übergabe an das DLR aus rund 150 Aktenordnern bestand. Die ursprünglich ausschließlich in Papierform vorliegenden Unterlagen wurden digitalisiert, strukturiert aufbereitet und archiviert.

Das Archiv wird in den kommenden Jahren kontinuierlich erweitert. Geplant ist unter anderem die Aufnahme der vollständigen Wartungsdokumentation des SOFIA Teleskops aus dem NASA Aircraft Maintenance Information System (NAMIS), die sämtliche Wartungen, Reparaturen und Modifikationen detailliert chronologisch nachvollziehbar macht. Darüber hinaus sollen weitere CAD-Modelle und Simulationsdaten integriert werden. Das Finite-Elemente-Modell des SOFIA-Teleskops ist bereits heute im Archiv verfügbar.

Das Technology and Operations Archive wird im Datenrepositorium der Universität Stuttgart (DaRUS) gespeichert. Die auf der Open-Source-Software Dataverse basierende Plattform ermöglicht die strukturierte Verwaltung großer Datenbestände. Umfangreiche Metadaten sorgen dafür, dass Datensätze und Dateien effizient durchsucht und über Filter schnell gefunden werden können. Diese Struktur erleichtert auch fachfremden Nutzerinnen und Nutzern den Zugang zu den Inhalten und unterstützt den Wissenstransfer in zukünftige Projekte mit vergleichbaren technischen Herausforderungen. Der Aufbau des Archivs wurde dabei intensiv durch das Team des Forschungsdatenmanagements der Universität Stuttgart begleitet.

Mitarbeitende der Universität Stuttgart können sich mit ihrem Account bei DaRUS anmelden. Für externe Nutzerinnen und Nutzer ist eine vorherige Freigabe erforderlich, die über das SDC beim DLR beantragt werden kann. Die in DaRUS verfügbaren Dataverses und Datasets sind auch ohne Anmeldung einsehbar. Der Zugriff auf die darin enthaltenen Dateien ist jedoch nur mit entsprechender Freigabe möglich.

Eine ausführliche Anleitung zur Nutzung des Archivs bietet das Dokument Using the SOFIA Technology and Operations Archive.

Kontakt:

Dipl.-Ing. Michael Hütwohl
Project Manager, SOFIA Data Center
Tel.: +49 711 685 69636
E-Mail: michael.huetwohl@irs.uni-stuttgart.de

Dr.-Ing. Benjamin Greiner
Wissenschaftlicher Mitarbeiter, SOFIA Data Center
Tel.: +49 711 685 69624
E-Mail: benjamin.greiner@irs.uni-stuttgart.de

Weitere Links zur News:

• SOFIA Technology and Operations Archive (TOA) im Datenrepositorium der Universität Stuttgart (DaRUS)
• Nutzerhandbuch des Technik- und Betriebsarchivs (TOA)
• SOFIA Data Center (SDC) der Universität Stuttgart
• Daten-Goldgrube für die astronomische Forschung, News der Universität Stuttgart, 12. September 2024

Weitere SOFIA Links:

• SOFIA Datensammlung am IPAC Infrared Science Archive
• NASA SOFIA Missionsseite
• SOFIA Missionsseite der DLR Raumfahrtagentur

Das SOFIA Data Center (SDC) wird mit Mitteln der DLR-Raumfahrtagentur unter dem Förderkennzeichen FKZ 50OK2404 finanziert.

SOFIA, das Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie, war ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR; Förderkennzeichen 50OK0901, 50OK1301, 50OK1701 und 50OK2002) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wurde auf Veranlassung des DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWE) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags und mit Mitteln des Landes Baden-Württemberg und der Universität Stuttgart durchgeführt. Die SOFIA-Aktivitäten wurden auf deutscher Seite von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR koordiniert und vom Deutschen SOFIA Institut (DSI) der Universität Stuttgart durchgeführt, auf amerikanischer Seite von der NASA und der Universities Space Research Association (USRA). Die Entwicklung der deutschen Instrumente wurde finanziert mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des DLR.

Luft- und Raumfahrtforschung an der Universität Stuttgart
Die Stuttgarter Luft- und Raumfahrt ist eine bundesweit einzigartige interdisziplinäre Ideenschmiede für Schlüsseltechnologien im All und auf der Erde. Forschende der Universität Stuttgart bündeln Expertisen auf den Gebieten der Klima- und Energieforschung, Kommunikationstechnologie, Antriebstechnik sowie des KI-basierten Fliegens. Ein zentraler Schwerpunkt ist die Erforschung nachhaltiger technologischer Lösungen, die die ökologischen Auswirkungen der Luft- und Raumfahrt minimieren sollen. Geforscht wird interdisziplinär und im engen Dialog mit regionalen und internationalen Partnern aus Wissenschaft und Industrie, etwa im Rahmen der Sonderforschungsbereiche ATLAS (SFB 1667) und SynTrac (SFB-TRR 364). Als Partner von THE Aerospace LÄND trägt die Universität Stuttgart zur Umsetzung der baden-württembergischen Landesstrategie bei, die Luft- und Raumfahrt bis 2050 nachhaltig, digital und kooperativ zu machen. Ihren Studierenden bietet die Universität eine fundierte ingenieurwissenschaftliche und anwendungsorientierte Ausbildung. In der Nachwuchsförderung kooperiert sie mit der „Zukunftsoffensive Luft- und Raumfahrt-Nachwuchs“, einer Initiative des Landes Baden-Württembergs, die sich für die Stärkung der Nachwuchsförderung in den MINT-Fächern engagiert.

Die neue Version der SOFIA-Datenreduktionspipeline Redux 1.5 ist verfügbar. Sie enthält eine Vielzahl von Aktualisierungen. Zu den Highlights gehören eine verbesserte Flusskalibration von FIFI-LS, neue Transmissionsspektren für eine verbesserte tellurische Korrektur, die mit einer optimierten Version der ATRAN-Software (ATRAN_SDC) gewonnen wurden, sowie eine aktualisierte Dokumentation. Weitere Informationen finden Sie unter diesem Link.

Das SOFIA-Datenzentrum hat soeben einen vollständigen Satz von atmosphärischen Transmissionsmodellen veröffentlicht, die für Höhen zwischen 35.000 und 45.000 Fuß (~ 11 - 14 km) und niederschlagsfähige Wasserdampfkonzentrationen (PWV) von 1 bis 50 µm berechnet wurden. Dieser Datensatz wird von der REDUX-Datenverarbeitungs-Pipeline verwendet, um die astronomischen Beobachtungen von FIFI-LS hinsichtlich des Einflusses der Restatmosphäre über dem fliegenden Observatorium SOFIA zu korrigieren.

FIFI-LS war das hochempfindliche Bildspektrometer von SOFIA, das für astrophysikalische Forschung im fernen Infrarotbereich eingesetzt wurde und zu unserem Verständnis von Sternentstehung und des interstellaren Mediums beitrug.

Die veröffentlichten Transmissionsmodelle decken den Wellenlängenbereich zwischen 40 und 300 µm ab und wurden mit SDC-ATRAN berechnet, einer für SOFIA modifizierten Version des bekannten ATRAN-Programms von Steve Lord. Die Modelle werden als FITS-Binärtabellen gespeichert, einem in der Astronomie etablierten Standardformat. Durch die Online-Speicherung dieser Dateien an der Universität Stuttgart kann die REDUX-Software bei der Verarbeitung von Beobachtungen automatisch die benötigten Dateien herunterladen, ohne dass der gesamte Datensatz übertragen werden muss.

Der Datensatz ist über DaRUS, das Datenarchiv der Universität Stuttgart, öffentlich verfügbar: https://darus.uni-stuttgart.de/dataverse/irs-sofia-ad

SOFIA Data Center veröffentlicht neue Software-Version: SOFIA Redux 1.4

Das SOFIA Data Center (SDC) der Universität Stuttgart hat die Version 1.4. der Datenreduktionssoftware SOFIA Redux veröffentlicht. Mit diesem Release übernimmt das SDC offiziell die Weiterentwicklung der Software, die bis zu seiner Schließung im August 2023 vom SOFIA Science Mission Operations Center (SMO) am NASA Ames Research Center in Mountain View Kalifornien entwickelt und gepflegt wurde.

SOFIA Redux (sofia_redux) stellt leistungsfähige Datenreduktions-Pipelines für folgende Instrumente des Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) bereit:

• EXES – Echelon X (cross) Echelle Spectrograph
  Hochauflösender Spektrometer (4,5–28,3 µm)
• FIFI-LS – Field Imaging Far-Infrared Line Spectrometer
  Integral Field Spektrometer (51–200 µm)
• FLITECAM – First Light Infrared Test Experiment CAMera
  Imager mit Filtern und Grisms (1,0–5,5 µm)
• FORCAST – Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope
  Imager mit Filtern und Grisms (5–40 µm)
• HAWC+ – High-Resolution Airborne Wideband Camera
  Imager und polarimetrischer Imager (50–240 µm)

Diese neue Softwareversion stellt in erster Linie ein technisches Upgrade der bisherigen letzten Version 1.3.3 dar und behebt Probleme, die durch Weiterentwicklungen der zugrunde liegenden Bibliotheken entstanden sind. Darüber hinaus enthält SOFIA Redux 1.4 Verbesserungen für das FIFI-LS-Paket bezüglich Kalibration und die Datenqualität. Alle Neuerungen sind in der begleitenden Dokumentation ausführlich beschrieben, die zusammen mit der Software frei auf GitHub verfügbar ist: https://github.com/SOFIA-Data-Center/sofia_redux

Das SOFIA Data Center (SDC) plant zudem weitere Verbesserungen für die Instrumente EXES, FIFI-LS, FORCAST und HAWC+. Die Prozessierung der GREAT-Daten wird – wie bereits in der Vergangenheit – weiterhin an der Universität zu Köln durchgeführt. Für die FLITECAM-Daten sind aufgrund ihres geringen Volumens als Folge der wenigen geflogenen Missionen derzeit keine zusätzlichen oder verbesserten Verarbeitungsprozesse vorgesehen. 
Das SDC begrüßt ausdrücklich die Zusammenarbeit mit externen Entwicklerinnen und Entwicklern. Beiträge können in Form sogenannter Pull Requests eingereicht werden, sofern sie den gängigen Open-Source-Standards entsprechen.

Mit der Veröffentlichung der Softwareversion SOFIA Redux 1.4 unterstreicht das SOFIA Data Center seine Rolle als zentrales Kompetenzzentrum für die nachhaltige Nutzung der SOFIA-Daten. Derzeit bereitet das SDC eine umfassende Neuverarbeitung der Datensätze vor. Geplant sind unter anderem verbesserte Pointing-Informationen aus den Leitkameras, eine optimierte Korrektur des tellurischen Wasserdampfs sowie weitere methodische Verbesserungen. Die aufbereiteten Daten sollen über ein VO-kompatibles Online-Archiv bereitgestellt werden. Das Virtuelle Observatorium (VO) ist ein internationaler Standard, der astronomische Daten aus unterschiedlichen Observatorien digital vernetzt und über einheitliche Schnittstellen zugänglich macht. Zum Ende der aktiven Phase des SDC Mitte 2029 ist vorgesehen, das Archiv an das Deutsche Zentrum für Astrophysik (DZA) in Görlitz zu überführen.

Kontakt:
Dr. Bernhard Schulz
Projektwissenschaftler, SOFIA Data Center
Tel.: +49 174 532 6516
E-Mail: bernhard.schulz@irs.uni-stuttgart.de

Dr. Benjamin Greiner
Wissenschaftlicher Mitarbeiter, SOFIA Data Center
Tel.: +49 711 685 69624
E-Mail: benjamin.greiner@irs.uni-stuttgart.de

Weitere Links zur News:

• SOFIA Data Center (SDC) der Universität Stuttgart
• Daten-Goldgrube für die astronomische Forschung, News der Universität Stuttgart, 12. September 2024

Weitere SOFIA Links:

• SOFIA Datencenter am IPAC Infrared Science Archive
• NASA SOFIA Missionsseite
• SOFIA Missionsseite der DLR Raumfahrtagentur    

Das SOFIA Data Center (SDC) wird mit Mitteln der DLR Raumfahrtagentur unter dem Förderkennzeichen FKZ 50OK2404 finanziert.

SOFIA, das Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie, war ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR; Förderkennzeichen 50OK0901, 50OK1301, 50OK1701 und 50OK2002) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wurde auf Veranlassung des DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWE) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags und mit Mitteln des Landes Baden-Württemberg und der Universität Stuttgart durchgeführt. Die SOFIA-Aktivitäten wurden auf deutscher Seite von der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR koordiniert und vom Deutschen SOFIA Institut (DSI) der Universität Stuttgart durchgeführt, auf amerikanischer Seite von der NASA und der Universities Space Research Association (USRA). Die Entwicklung der deutschen Instrumente wurde finanziert mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des DLR.

Luft- und Raumfahrtforschung an der Universität Stuttgart
Die Stuttgarter Luft- und Raumfahrt ist eine bundesweit einzigartige interdisziplinäre Ideenschmiede für Schlüsseltechnologien im All und auf der Erde. Forschende der Universität Stuttgart bündeln Expertisen auf den Gebieten der Klima- und Energieforschung, Kommunikationstechnologie, Antriebstechnik sowie des KI-basierten Fliegens. Ein zentraler Schwerpunkt ist die Erforschung nachhaltiger technologischer Lösungen, die die ökologischen Auswirkungen der Luft- und Raumfahrt minimieren sollen. Geforscht wird interdisziplinär und im engen Dialog mit regionalen und internationalen Partnern aus Wissenschaft und Industrie, etwa im Rahmen der Sonderforschungsbereiche ATLAS (SFB 1667) und SynTrac (SFB-TRR 364). Als Partner von THE Aerospace LÄND trägt die Universität Stuttgart zur Umsetzung der baden-württembergischen Landesstrategie bei, die Luft- und Raumfahrt bis 2050 nachhaltig, digital und kooperativ zu machen. Ihren Studierenden bietet die Universität eine fundierte ingenieurwissenschaftliche und anwendungsorientierte Ausbildung. In der Nachwuchsförderung kooperiert sie mit der „Zukunftsoffensive Luft- und Raumfahrt-Nachwuchs“, einer Initiative des Landes Baden-Württembergs, die sich für die Stärkung der Nachwuchsförderung in den MINT-Fächern engagiert.

Aaron Bryant schließt Dissertation erfolgreich ab

Am Freitag, dem 23. Januar 2026, hat unser Kollege und SDC-Mitarbeiter Aaron Bryant seine Dissertation mit dem Titel "Observations of the Galactic Centre Circumnuclear Disk with FIFI-LS" erfolgreich verteidigt. Die astronomischen Daten, die als Grundlage für diese Arbeit dienten, wurden auf zahlreichen Flügen mit dem Observatorium SOFIA in der nördlichen und südlichen Hemisphäre gewonnen.

Einblick in die Forschung

Das galaktische Zentrum unserer Milchstraße ist Schauplatz vielfältiger astrophysikalischer Prozesse und wirft noch immer drängende Fragen auf. Dazu gehört insbesondere die Entstehungsgeschichte eines Haufens massereicher junger Sterne, die das supermassereiche Schwarze Loch Sgr A* umgeben.

Herr Bryant nutzte die spektroskopischen Fähigkeiten des Instruments FIFI-LS, um die inneren Parsecs des galaktischen Zentrums in mehreren Ferninfrarot-Spektrallinien abzubilden. Die daraus abgeleiteten physikalischen Eigenschaften der Region verdeutlichen, dass die Gasdichte allein nicht ausreicht, um den enormen Tidalkräften von Sgr A* zu widerstehen. Dies legt nahe, dass zusätzliche Prozesse gewirkt haben müssen, sofern der Sternhaufen tatsächlich in dieser Region entstanden ist.

Über die Dissertation hinaus

Neben den wissenschaftlichen Analysen umfasst die Arbeit von Herrn Bryant ein aktuelles Gesamtbild des galaktischen Zentrums sowie eine Dokumentation seiner Tätigkeit während des Flugbetriebs von FIFI-LS an Bord von SOFIA.

Wir freuen uns sehr, dass Herr Bryant seine Arbeit beim SDC fortsetzt. Aktuell widmet er sich der Weiterentwicklung der FIFI-LS- und EXES-Pipelines, um eine vollständige Neureduktion des SOFIA-Wissenschaftsarchivs vorzubereiten.

Das ganze Team sagt: Herzlichen Glückwunsch, Dr. Bryant!

SOFIA hat es auf den Titel des Physik Journals geschafft

Im Physik Journal der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) ist in der Ausgabe vom Januar 2026 ein umfangreicher Artikel von Prof. Dr. Alfred Krabbe über das SOFIA-Projekt erschienen. Alfred Krabbe war Leiter des Deutschen SOFIA Instituts (DSI) an der Universität Stuttgart und maßgeblich für die Gestaltung des deutschen Beitrags zum SOFIA-Projekt verantwortlich. Der Artikel steht zum Download zur Verfügung unter:
https://pro-physik.de/zeitschriften/physik-journal/2026-1/