1958年、NASAが米国航空宇宙局として設立されてから60年。NASAには、宇宙を研究するために航空機を利用してきた長い歴史があります。高高度を飛行することで、望遠鏡を地球大気中の水蒸気より上に置くことができます。水蒸気は赤外線など特定の種類の光が地上の望遠鏡に届くのを妨げます。航空機搭載天文台はどこへでも飛んで観測できるため、研究者は、たとえば次のような一時的な現象を研究できます。掩蔽と呼ばれる食に似た現象を観測し、遠方の惑星や天体について調べます。航空機搭載天文台は飛行のたびに着陸するため、特殊カメラなどの望遠鏡機器をアップグレードしたり整備したりでき、新しい技術を活用するための新たな機器を製作することもできます。これは、ほとんどの宇宙望遠鏡では不可能です。
NASAは1965年、改造したコンベア990型機を飛ばし、航空機搭載天文学への道を切り開きました。機体は皆既日食を観測するために皆既帯の中を飛行しました。1968年には、天文学者たちが口径12インチの望遠鏡をリアジェット機の客室に搭載し、赤外線を使って金星などの天体を研究しました。
リアジェット天文台での取り組みを受けて、NASAのカイパー空中天文台（KAO）が開発されました。KAOは改造したC-141輸送機で、口径36インチの反射望遠鏡を搭載しました。惑星科学者のジェラード・カイパーにちなんで名付けられ、1975年から1995年までカリフォルニア州にあるNASAのエイムズ研究センターを拠点に運用されました。科学者たちはKAOを太陽系の研究や銀河系内外の観測に活用し、スペースシャトルが地球大気圏に再突入する際には、その耐熱シールドも赤外線で調べました。カイパー空中天文台による発見には、次のものがあります。
冥王星の大気
環（天王星の周囲）
天の川銀河の中心付近にある星形成の環
宇宙空間に存在する複雑な有機分子
彗星と木星の大気中の水
カイパー空中天文台は、より大型で高性能な赤外線望遠鏡を搭載する飛行天文台の開発を可能にするため、1995年に運用を終了しました。それが成層圏赤外線天文台（SOFIA）です。
NASAとドイツ航空宇宙センター（DLR）が共同でSOFIAを運用しています。両機関は、直径106インチ（2.7メートル）で、当時最大の航空機搭載望遠鏡を運ぶため、ボーイング747SP型機を選びました。NASAは、かつてパンアメリカン航空とユナイテッド航空の両社で運航されていた機体を改造し、現在は望遠鏡とその支援システム、ミッション乗組員を搭載するこの航空機を維持管理しています。DLRは望遠鏡を設計、製造、維持管理しており、望遠鏡は高度45,000フィート、時速650マイルを超える速度で飛行中に作動します。
機体の改造では、望遠鏡用空洞の開口部を切り抜き、加圧された客室と空洞を隔てる新たな圧力隔壁を設置し、望遠鏡の扉を開けたままでも通常どおり飛行できるよう、空洞の周囲に気流を導くランプを取り付けました。客室内では、旅客機時代の座席を取り外し、天文台の運用に必要なミッション管制システムを設置しました。改造と試験飛行は、テキサス州ウェーコとNASAアームストロング飛行研究センターの第703格納庫で行われました。各飛行には約20人が搭乗し、機体の操縦、望遠鏡の制御、天文データの収集を行います。
ドイツで製造された望遠鏡には、熱膨張がほぼゼロの特殊なガラス素材が使われているため、地表付近の暖かい空気と成層圏の冷気との温度差による影響を鏡が受けません。望遠鏡の背面にはハニカム構造が採用され、同じ大きさの一般的な望遠鏡より重量が約80%軽くなっています。精巧な安定化システムが機体の動きを望遠鏡に伝えず、夜間飛行中も観測対象に照準を固定します。SOFIAは2014年に本格運用に到達し、週3回以上、1回につき10時間飛行します。
天文学者たちはSOFIAを使って、次のようなさまざまな天体や天文現象を研究しています。
恒星の誕生と死
新たな太陽系の形成
宇宙空間における複雑な分子の特定
星雲と銀河の生態系
