_ Misiunea cu balon al Observatorului Steward întrerupe NASA record la 22 de mile deasupra Antarcticii

Acum cincizeci și opt de zile, într-o dimineață aproape fără vânt pe platforma de gheață Ross, un balon de dimensiunea unui stadion a zburat deasupra Antarcticii, purtând cu el tehnologia infraroșu îndepărtat de la Universitatea din Arizona. Observatorul Steward în căutare de indicii despre ciclul de viață stelar în galaxia noastră și nu numai.

GUSTO — prescurtare pentru Observatorul Spectroscopic Terahertz Galactic / Extragalactic ULDB — a doborât acum recordul ca cel mai lung transport greu al NASA. misiune cu balon, care anterior era de 55 de zile, 1 oră și 34 de minute. În prezent, enormul balon cu presiune zero călărește curenții de aer stratosferici la 120.000 de picioare deasupra continentului Antarctic, colectând emisii radio în infraroșu îndepărtat din materia dintre stele. GUSTO a depășit recordul anterior la 10:22 a.m. sâmbătă, ora Tucson.

Semnalele slabe în teraherți pe care le caută GUSTO - cu frecvențe de până la un milion de ori mai mari decât undele emise de un radio FM - sunt ușor absorbite de către vaporii de apă din atmosfera Pământului înainte ca aceștia să poată ajunge la telescoapele de la sol. Doar locurile foarte uscate sau la înălțime sunt potrivite pentru observatoare care captează unii dintre acești fotoni evazivi, cum ar fi Deșertul Atacama înalt și Polul Sud.

În căutarea unor condiții mai uscate, „suntem mânați. pentru a merge în locuri din ce în ce mai îndepărtate”, a spus profesorul de astronomie al Observatorului Steward, Chris Walker, cercetător principal al misiunii GUSTO, care a lucrat la proiecte de telescop în Antarctica din 1994. Știința baloanelor deschide noi posibilități pentru domeniul în evoluție rapidă al spectroscopiei cu teraherți, permițând observatorilor să colecteze semnale în infraroșu îndepărtat înainte ca acestea să se piardă în straturile inferioare ale atmosferei, la o fracțiune din costul unui telescop spațial complet.

Telescoapele cu baloane precum GUSTO se căsătoresc cu puterea spațiului. observarea cu proximitatea operațiunilor de pe Pământ și acestea vin cu provocări unice. O lansare reușită necesită o fereastră de vreme perfectă, cu viteze scăzute ale vântului atât pe sol, cât și în stratosferă.

Când condițiile permit, lansarea în sine este un spectacol de mare drama. Sprijină camioanele conduse pe raftul de gheață, țeavă de heliu în balon, care se ridică și bate „ca o pânză” în timp ce se umple, a spus Walker. „Începi să auzi zgomotul de heliu în timp ce balonul se umflă, iar când îi dau drumul, bubuie în timp ce se desfășoară.” Acesta este un moment slab - dacă există o imperfecțiune sau o forfecare a vântului, balonul se poate sfărâma. Despre proiectul de doborâre de recorduri, Walker a spus că „mersul cu balonul este cel mai greu lucru pe care l-am făcut din punct de vedere profesional, dar este și cel mai plină de satisfacții.”

Dacă totul merge bine – așa cum a făcut pentru GUSTO – ridicările cu baloane. telescopul în interiorul gondolei sale specializate și îl poartă la 22 de mile deasupra Pământului până la cusătura îndepărtată dintre stratosferă și spațiu. De aici, astronomii se bazează pe curenții circulari ai vântului deasupra continentului antarctic în timpul verii emisferei sudice pentru a transporta balonul în bucle largi, colectând semnele luminoase ale substanțelor chimice cosmice.

La bordul GUSTO, detectorii de linii de emisie colectează informații moleculare despre mediul interstelar – gazul cosmic și praful dintre stele care dă naștere unor noi stele și galaxii.

„Cu toții făceam parte din mediul interstelar – fiecare atom și moleculă din corpul tău era la un nivel oarecare. gazul punctual și praful care curg între stele”, a spus Walker. Pentru a complica lucrurile, chimia universului este diferită astăzi decât a fost după Big Bang. Pentru a înțelege povestea formării stelelor în univers – și, prin extensie, povestea propriilor noastre origini – astronomii sunt interesați să compare compoziția mediului interstelar în galaxii de diferite vârste.

GUSTO își propune să cartografieze distribuția carbonului, oxigenului și azotului în Calea Lactee tânără și în Marele Nor Magellanic învecinat, care are caracteristici comparabile cu galaxiile mult mai vechi. O comparație a celor două galaxii va ajuta echipa GUSTO să furnizeze primul studiu spectroscopic complet al tuturor fazelor ciclului de viață stelar, de la dezvoltarea norilor de gaze interstelare, la formarea pepinierelor stelare, la nașterea și evoluția stelelor.

Misiunea GUSTO a parcurs un drum lung pentru a ajunge în stratosferă. Echipa lui Walker a depus o propunere NASA Explorer Program în 2014, iar proiectul a fost selectat de NASA în 2017. Gondola pentru misiune a fost construită de Laboratorul de Fizică Aplicată de la Universitatea Johns Hopkins; Echipa lui Walker de la Observatorul Steward din UArizona a furnizat telescopul și instrumentele – numite „sarcină utilă” – lucrând alături de diverși parteneri, inclusiv Jet Propulsion Laboratory al NASA.

În august 2023, echipa GUSTO a efectuat un test de blocare la NASA. Columbia Scientific Balloon Facility din Palestina, Texas. De acolo, gondola complet integrată și sarcina utilă, cântărind aproximativ la fel de mult ca un SUV, au călătorit în Antarctica la bordul unui avion cargo NASA C-130H - prima dată când o misiune cu balon a fost expediată complet asamblată pe calea aerului. În Antarctica, echipa GUSTO și-a petrecut lunile de toamnă și iarnă făcând excursii zilnice de 12 kilometri de la stația McMurdo la hangar pentru a pregăti telescopul pentru lansare, călătorind la bordul dubelor antarctice cu cauciucuri colosale de joasă presiune pe terenul înghețat.

La 31 decembrie, la un deceniu după ce echipa GUSTO și-a prezentat propunerea de cercetare, misiunea a fost lansată pe fondul vântului scăzut și al cerului senin, balonul alb umflându-se pe fundalul înghețatului Munte Erebus.

În campusul UArizona, cercetătorii GUSTO continuă să exercite rezistența în condiții extreme. În timp ce mulți membri ai echipei GUSTO au călătorit la stația McMurdo pentru a se pregăti pentru lansarea misiunii, Craig Kulesa, profesor asociat de cercetare al Observatorului Steward și investigator principal adjunct GUSTO, „s-a desfășurat” în clădirea de cercetare aplicată din campusul UArizona, a spus Walker. De acolo, într-o cameră fără ferestre, Kulesa operează sarcina utilă în zbor, deseori dormind pe podea și împărtășind comenzile cu o echipă a Observatorului Steward.

Datele ajung în timp real printr-o rețea diversă de tehnologii de telecomunicații. , inclusiv sateliți geosincroni, Iridium și StarLink. Membrii echipei GUSTO de la UArizona și Johns Hopkins lucrează non-stop pentru a monitoriza și gestiona de la distanță instrumentația și, respectiv, gondola. O linie Zoom de 24 de ore conectează partenerii de pe continente, de la Harvard la Olanda.

Prezend un flux live al traseului de zbor al lui GUSTO, Walker a arătat calea pe care balonul a parcurs deja deasupra celor 5,4 milioane de pătrați. mile continent, fiecare buclă o culoare diferită pe ecran. Misiunea nu are o dată stabilită pentru aterizare – pentru prima dată, NASA a dat permisiunea pentru ca balonul să zboare cât de mult poate, chiar dacă se rătăcește dincolo de marginea continentului antarctic sau aterizează unde nu poate fi recuperat.

Va fi cea mai lungă misiune stratosferică cu baloane grele din istorie. Despre zborul record.

„GUSTO a dovedit că baloanele pot fi folosite pentru a face știință cu adevărat revoluționară, nu doar pentru câteva zile, ci de-a lungul săptămânilor și săptămânilor”, a spus Walker.

Durata zborului va fi în cele din urmă dictată de cât de mult poate funcționa sistemul de răcire (la bord, un rezervor de heliu lichid este de așteptat să dureze până în martie) și de schimbarea temperaturii pe măsură ce zilele antarctice încep să se scurteze. Baloanele precum GUSTO pot zbura doar în misiuni de lungă durată în timpul verii în regiunile polare, unde balonul rămâne în lumina soarelui constantă și nu se scufundă în aerul răcoros al nopții.

Semnăturile suprapuse albastre, verzi și roșii ale buclelor de zbor ale lui GUSTO apar mici pe ecranul lui Walker, dar reprezintă un pas enorm în astronomia teraherți: 4.800 de lire sterline de tehnologie UArizona se mișcă la marginea extremă a atmosferei pentru mai mult decât oricând înainte.

Dacă următoarea propunere de cercetare a lui Walker va fi finalizată, aceeași instrumentare aflată în prezent la bordul GUSTO ar putea fi testată în spațiu, în căutarea semnăturilor evazive în infraroșu îndepărtat ale sistemelor de formare a planetelor și zonelor locuibile.

„Dacă nu împingi marginea, ce rost are?” spuse Walker.

(Fluierul)