หอดูดาวลอยฟ้าคือเครื่องบินหรือเรือเหาะที่ ติดตั้ง กล้องโทรทรรศน์ดาราศาสตร์โดยการนำกล้องโทรทรรศน์ขึ้นไปที่ระดับความสูงที่เพียงพอ กล้องโทรทรรศน์จะสามารถหลีกเลี่ยงเมฆมลภาวะและทำการสังเกตการณ์ใน ช่วงคลื่น อินฟราเรดเหนือไอน้ำในชั้นบรรยากาศซึ่งดูดซับรังสีอินฟราเรดได้ อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของวิธีนี้ ได้แก่ ความไม่เสถียรของแท่นยก ข้อจำกัดด้านน้ำหนักของอุปกรณ์ ความจำเป็นในการกู้คืนอุปกรณ์อย่างปลอดภัยหลังจากนั้น และต้นทุนที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับหอดูดาวภาคพื้นดินที่มีขนาดใกล้เคียงกัน

มีการสังเกตการณ์สุริยุปราคาหลายครั้งตั้งแต่ปี 1920 ถึง 1980 นาซาได้สร้างหอดูดาวลอยฟ้าเฉพาะทางแห่งแรกชื่อกาลิเลโอในปี 1965 ส่วนโซเฟีย ซึ่งเป็นหอดูดาวลอยฟ้าล่าสุด ได้ถูกปลดประจำการในปี 2022

ความพยายามครั้งแรกในการสังเกตวัตถุทางดาราศาสตร์จากเครื่องบินเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2463 โดยใช้เครื่องบินปีกสองชั้นจนกระทั่งถึงปี พ.ศ. 2503 วัตถุหลักในการสังเกตดังกล่าวคือสุริยุปราคา^{[ 2 ]}

ในปี ค.ศ. 1923 กองทัพเรือสหรัฐฯ พยายามสังเกตการณ์สุริยุปราคาในวันที่ 10 กันยายนจากเครื่องบิน 16 ลำ รวมถึง เครื่องบินปีกสองชั้น Felixstowe F5L “เพื่อกำหนดเส้นศูนย์กลางของสุริยุปราคาจากบนอากาศ” ไม่มีภาพถ่ายใดบันทึกสุริยุปราคาไว้ เจ้าหน้าที่และช่างภาพAlbert William Stevensเป็นหนึ่งในนักบินในการเดินทางครั้งนี้ บางครั้งเขาถูกเรียกว่า “บิดาแห่งดาราศาสตร์ทางอากาศ” ^{[ 2 ]}มีความพยายามอีกครั้งในการสังเกตการณ์สุริยุปราคา คราวนี้จากเรือเหาะ ในวันที่ 24 มกราคม ค.ศ. 1925 หอดูดาวกองทัพเรือสหรัฐฯ และสำนักงานมาตรฐานสหรัฐฯ ได้รวบรวมกลุ่มนักดาราศาสตร์เพื่อสังเกตการณ์สุริยุปราคาเต็มดวงจาก เรือเหาะ USS Los Angelesเหนือเมืองนิวยอร์ก โดยมีกัปตันEdwin Taylor Pollockเป็นหัวหน้ากลุ่ม^{[ 3 ] [ 1 ]}พวกเขาใช้ “กล้องโทรทัศน์สองคู่” เพื่อจับภาพส่วนในและส่วนนอกของโคโรนาของดวงอาทิตย์ และสเปกโตรกราฟ การสำรวจครั้งนี้ได้รับชื่อเสียงที่ดี แต่ก็ไม่ประสบความสำเร็จมากนักในการสังเกตการณ์ เนื่องจากเรือเหาะไม่ค่อยมั่นคงและภาพถ่ายก็ไม่ชัด^{[ 4 ]}ความพยายามครั้งต่อไปประสบความสำเร็จ คือ การสำรวจของหอดูดาวกองทัพเรือเพื่อสังเกตการณ์สุริยุปราคาในวันที่ 28 เมษายน พ.ศ. 2473ที่ทะเลสาบฮันนี่รัฐแคลิฟอร์เนีย โดยใช้ เครื่องบิน Vought 02U-1ที่ติดตั้งกล้อง บันทึกภาพ "การเข้าใกล้ของเงา" ^{[ 2 ]}

กองทัพอากาศและ สมาคม เนชั่นแนลจีโอกราฟิกได้จัดคณะสำรวจอีกครั้งในปี พ.ศ. 2475 เพื่อสังเกตการณ์สุริยุปราคาในวันที่ 31 สิงหาคมโดยมีร้อยโท ชาร์ลส์ ดี. แมคอัลลิสเตอร์ จากกองทัพอากาศ ร่วมเดินทางไปด้วย สตี เวนส์ได้ถ่ายภาพเงาของดวงจันทร์ที่ฉายลงบนโลกเป็นครั้งแรกในระหว่างสุริยุปราคา^{[ 5 ] [ 2 ] [ 6 ]}

กองทัพอากาศแคนาดาสังเกตการณ์สุริยุปราคาเมื่อวันที่ 9 กรกฎาคม พ.ศ. 2488จากเครื่องบิน 4 ลำ ได้แก่ "เครื่องบินสปิตไฟร์ เครื่องบินมิทเชล และเครื่องบินแอนสัน 2 ลำ" เครื่องบิน 3 ลำใช้กล้องถ่ายภาพทางอากาศมาตรฐาน 7 ตัว "ปรับตั้งค่าให้ถ่ายภาพโดยอัตโนมัติ" ^{[ 2 ]}สำหรับสุริยุปราคาเมื่อวันที่ 8 พฤษภาคม พ.ศ. 2491สมาคมเนชั่นแนลจีโอกราฟิกได้จัดตั้งสถานีภาคพื้นดินหลายแห่งและเครื่องบินสำรอง 2 ลำสำหรับกรณีที่สภาพอากาศเลวร้าย เครื่องบินB-29 สองลำ ที่ประจำการอยู่ที่หมู่เกาะอะเลอูเชียนได้สังเกตการณ์และถ่ายภาพสุริยุปราคาได้สำเร็จ^{[ 2 ]}

สำหรับสุริยุปราคาเมื่อวันที่ 30 มิถุนายน พ.ศ. 2497มีการสังเกตการณ์ "จากประตูที่เปิดอยู่ของเครื่องบินลินคอล์นพิเศษ" ภาพถ่ายช่วย "ในการคำนวณความสว่างและโพลาไรเซชันของโคโรนา พร้อมกับความสว่างและโพลาไรเซชันของท้องฟ้า" มีภารกิจหลายครั้งในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2503 เครื่องบิน NC-135 จำนวน 3 ลำของห้องปฏิบัติการวิทยาศาสตร์ลอสอะลาโมส (LASL) ถูกใช้สำหรับการสังเกตการณ์สุริยุปราคาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2508 ถึง พ.ศ. 2523 เครื่องบินเหล่านี้ดำเนินการโดยคณะกรรมการพลังงานปรมาณู^{[ 2 ]}

ในปี พ.ศ. 2516 เครื่องบินต้นแบบ Concorde ของฝรั่งเศส หมายเลขประจำเครื่อง 001 ได้รับการดัดแปลงโดยติดตั้งช่องหน้าต่างบนหลังคาเพื่อภารกิจสังเกตการณ์สุริยุปราคาในวันที่ 30 มิถุนายน พ.ศ. 2516ซึ่งเป็นช่วงสุดท้ายของโครงการทดสอบของฝรั่งเศส มีการติดตั้งเครื่องมือสังเกตการณ์บนเครื่องบิน และเครื่องบินได้บินข้ามทวีปแอฟริกาเป็นเวลา 74 นาทีในเงาของดวงจันทร์ หนึ่งในนักวิทยาศาสตร์คือDonald Liebenbergซึ่งเคยบินกับเครื่องบิน NC-135 ของ LASL มาก่อน^{[ 7 ] [ 2 ]}ปัจจุบันเครื่องบินลำนี้จัดแสดงถาวรอยู่ที่พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศ Le Bourgetในรูปแบบสีสำหรับสังเกตการณ์สุริยุปราคา โดยมีการจัดแสดงช่องหน้าต่างด้วย^{[ 8 ]}

NASA ใช้ เครื่องบินเจ็ท WB-57F ที่ดัดแปลงแล้วสองลำ เพื่อติดตามสุริยุปราคาเต็มดวงในวันที่ 21 สิงหาคม 2560กล้องโทรทัศน์ถูกติดตั้งไว้ที่ส่วนหัวของเครื่องบิน ทำให้สามารถบันทึกภาพโคโรนาของดวงอาทิตย์ได้ชัดเจนที่สุดเท่าที่เคยมีมา และภาพความร้อนของดาวพุธเป็นครั้งแรก ซึ่งเผยให้เห็นว่าอุณหภูมิเปลี่ยนแปลงอย่างไรทั่วพื้นผิวของดาวเคราะห์ ภาพความละเอียดสูงที่บันทึกได้ 30 ครั้งต่อวินาที จะถูกวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของคลื่นในโคโรนาเพื่อดูว่าคลื่นเคลื่อนที่เข้าหาหรือออกจากพื้นผิวของดวงอาทิตย์ และมีความแรงและขนาดเท่าใด^{[ 9 ]}

กาลิเลโอเป็นหอดูดาวทางอากาศแห่งแรกของ NASA ซึ่งดัดแปลงมาจากเครื่องบิน Convair 990มันบินครั้งแรกเพื่อสังเกตการณ์สุริยุปราคาเมื่อวันที่ 30 พฤษภาคม 1965มันถูกตั้งชื่อว่ากาลิเลโอเพราะระหว่างเกิดสุริยุปราคากูกลิเอลโม ริกินีมองเห็นดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีจากบนเครื่องบิน^{[ 2 ]}กาลิเลโอถูกใช้งานจนถึงปี 1973 เมื่อมันถูกทำลายจากการชนกันกลางอากาศ [ ^{2 ] [ 10 ] มัน}ถูกใช้ในการสังเกตการณ์สุริยุปราคา ดาวหาง อิเคยะ-เซกิการสังเกตการณ์ดาวเคราะห์ด้วยรังสีอินฟราเรด และฝนดาวตกจาโคบินิด นักวิทยาศาสตร์ด้านดาวเคราะห์ เจอ ราร์ด พี. คุยเปอร์ ได้ทำการสังเกตการณ์ ดาวศุกร์หลายครั้งในย่านอินฟราเรดใกล้^{[ 11 ]}และการโคจรตรงข้ามของดาวอังคาร กาลิเลโอ 2 ซึ่งเป็นเครื่องบิน Convair 990 เช่นกัน ถูกใช้งานเป็นเวลาสั้นมาก^{[ 2 ]}

เพื่อหลีกเลี่ยงการดูดซับรังสีอินฟราเรดในชั้นบรรยากาศแฟรงค์ เจ. โลว์ ได้พัฒนาอุปกรณ์ที่สามารถติดตั้งบนเครื่องบิน โดยเริ่มจากการใช้เครื่องบินDouglas A-3 Skywarriorของกองทัพเรือสหรัฐฯซึ่งบรรทุกกล้องโทรทรรศน์ขนาด 2 นิ้ว ในปี 1965 และ 1966 ^{[ 12 ]}หอดูดาว Learjet ที่มีกล้องโทรทรรศน์ขนาด 12 นิ้วแบบเปิดพอร์ต ได้รับการเสนอโดยโลว์ในปี 1966 และทำการบินครั้งแรกในปี 1968 ซึ่งทำให้สามารถทำการดาราศาสตร์อินฟราเรดได้ การค้นพบอื่นๆ ได้แก่ "การวัดพลังงานภายในของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์เป็นครั้งแรก การสังเกตการณ์เนบิวลาขนาดใหญ่ในกลุ่มดาวโอไรออนด้วยรังสีอินฟราเรดระยะไกล การศึกษาบริเวณการก่อตัวของดาวฤกษ์และแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดที่สว่างจ้าใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก" และยังสามารถกำหนดลักษณะของเมฆบนดาวศุกร์โดยใช้สเปกโทรสโกปีได้อีกด้วย^{[ 2 ]}

หอดูดาวลอยฟ้าคูเปอร์ (KAO) ซึ่งบินครั้งแรกในปี 1974 ประกอบด้วยตัวสะท้อนแสงแบบ Cassegrain ขนาดช่องรับแสง 36 นิ้ว (91 ซม.) ที่บรรทุกขึ้นบน เครื่องบินขนส่งเจ็ท Lockheed C-141 Starlifterเพื่อทำการสังเกตการณ์อินฟราเรด โดยตั้งชื่อตามGerard P. Kuiper KAO ใช้งานได้ตั้งแต่ปี 1974 ถึง 1995 และโดยปกติจะบินประมาณ 70 เที่ยวบินต่อปี การค้นพบต่างๆ ของ KAO ได้แก่: ^{[ 2 ]}

การค้นพบวงแหวนรอบดาวเคราะห์ยูเรนัส การตรวจพบไอน้ำในดาวหาง การค้นพบชั้นบรรยากาศของดาวพลูโต องค์ประกอบ โครงสร้าง และพลวัตของซูเปอร์โนวา 1987a การกระจายตัวของความสว่าง ฝุ่น และก๊าซในใจกลางกาแล็กซี การปล่อยรังสีจากองค์ประกอบก๊าซที่ได้รับแรงกระแทกของสสารระหว่างดาว และโครงสร้างของเมฆก่อกำเนิดดาวฤกษ์

• 
  กล้องโทรทัศน์อินฟราเรดขนาด 12 นิ้วของหอดูดาวเลียร์เจ็ท
• 
  ภายในหอดูดาวลอยฟ้าไคเปอร์
• 
  หอดูดาวชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์สำหรับดาราศาสตร์อินฟราเรด (SOFIA)

ในแง่ของขนาดรูรับแสง เครื่องมือที่ใหญ่ที่สุดที่ติดตั้งบนเครื่องบินจนถึงปัจจุบันคือกล้องโทรทรรศน์สะท้อนแสงขนาด 2.7 เมตร (110 นิ้ว) ซึ่งบรรทุกโดยเครื่องบินโบอิ้ง 747 ที่ดัดแปลง สำหรับ โครงการ หอดูดาวชั้นบรรยากาศสำหรับดาราศาสตร์อินฟราเรด (SOFIA) เครื่องมือนี้ถูกนำมาใช้ในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ในปี 2010 ^{[ 13 ]}เมื่อวันที่ 29 มิถุนายน 2015 ดาวเคราะห์แคระพลูโตเคลื่อนผ่านระหว่างดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลกับโลกทำให้เกิดเงาบนโลกใกล้กับนิวซีแลนด์ซึ่งทำให้ SOFIA สามารถศึกษาบรรยากาศของพลูโตได้^{[ 14 ]}

โดยการนำกล้องโทรทรรศน์ขึ้นไปที่ระดับความสูงที่เพียงพอ กล้องโทรทรรศน์สามารถหลีกเลี่ยงเมฆปกคลุมมลพิษและทำการสังเกตการณ์ใน สเปกตรัม อินฟราเรดเหนือไอน้ำในชั้นบรรยากาศซึ่งดูดซับรังสีอินฟราเรด การใช้เครื่องบินยังช่วยให้สามารถวางกล้องโทรทรรศน์ในตำแหน่งที่ต้องการได้อย่างแม่นยำ^{[ 2 ]}ข้อเสียบางประการของวิธีการนี้ ได้แก่ ความไม่เสถียรของแท่นยก ข้อจำกัดด้านน้ำหนักของอุปกรณ์ ความจำเป็นในการกู้คืนอุปกรณ์อย่างปลอดภัยในภายหลัง และต้นทุนเมื่อเทียบกับหอดูดาวบนพื้นดินที่เทียบเคียงได้

หอดูดาวลอยฟ้ามีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานสูงมาก เนื่องจากต้องใช้ลูกเรือ นักบิน และเชื้อเพลิง^{[ 15 ]}ค่าใช้จ่ายรายปีในการดำเนินงานหอดูดาวโซเฟียเกือบเท่ากับกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล^{[ 16 ]}

หอดูดาว	รูปถ่าย	อากาศยาน	หาง#	กล้องโทรทรรศน์	ระหว่างปฏิบัติงาน	ไม่สามารถใช้งานได้	หมายเหตุ	อ้างอิง
หอดูดาวกาลิเลโอของนาซา		คอนแวร์ 990	เอ็น711เอ็นเอ		พ.ศ. 2508	พ.ศ. 2516	ถูกทำลายจากการชนกันกลางอากาศ	[ 2 ]
หอดูดาว Learjetของ NASA		เลียร์เจ็ต 24บี	เอ็น705นา	31 ซม.	พ.ศ. 2509	1974 [ก]		[ 2 ] [ 17 ] [ 18 ]
หอดูดาวทางอากาศ NASA Kuiper (KAO)		ล็อกฮีด ซี-141เอ สตาร์ลิฟเตอร์	เอ็น714เอ็นเอ	91 ซม.	พ.ศ. 2517	พ.ศ. 2538	แทนที่ทั้งกาลิเลโอและเลียร์เจ็ต แทนที่ด้วยโซเฟีย	[ 18 ]
หอดูดาวอินฟราเรดในชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ของ NASA-DLR (SOFIA)		โบอิ้ง 747SP	เอ็น747เอ็นเอ	2.7 ม.	2010	2022	แทนที่ KAO แล้ว	[ 18 ]

• กล้องโทรทรรศน์แบบติดตั้งบนบอลลูน
• กล้องโทรทัศน์อวกาศ
• ลำดับเหตุการณ์ของกล้องโทรทรรศน์ หอดูดาว และเทคโนโลยีการสังเกตการณ์

• ทักเกอร์, ทอม (28 มิถุนายน 2013). โครงการสุริยุปราคา (PDF) . กองประวัติศาสตร์นาซา. ISBN 978-1-289-14520-0สืบค้นข้อมูลเมื่อ วัน ที่10 มกราคม 2567
• ภารกิจทางอากาศ SWUIS
• SP-4302 การผจญภัยในการวิจัย: ประวัติศาสตร์ของศูนย์วิจัยเอมส์ ค.ศ. 1940-1965
• Gehrz, RD; และคณะ (กันยายน 2011). "สถานะของหอดูดาวชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์สำหรับดาราศาสตร์อินฟราเรด (SOFIA)" (PDF) . ความก้าวหน้าในการวิจัยอวกาศ . 48 (6): 1004– 1016. doi : 10.1016/j.asr.2011.05.023 .
• นาซา - 10 การค้นพบที่สำคัญที่สุดจากยานโซเฟีย