В 2012 году аэростатная обсерватория, известная как Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (SuperTIGER), поднялась в небо, чтобы провести высотные наблюдения галактических космических лучей (GCR). Продолжая традиции своего предшественника (TIGER), SuperTiger установил новый рекорд после 55-дневного полета над Антарктидой, который произошел в период с декабря 2012 года по январь 2013 года.
16 декабря 2019 года, после нескольких попыток запуска, обсерватория снова поднялась в воздух и дважды проходила над Антарктидой в течение трех с половиной недель. Как и его предшественник, SuperTIGER является совместным усилием, разработанным для изучения космических лучей - протонов высоких энергий и атомных ядер - которые исходят за пределы нашей Солнечной системы и перемещаются в пространстве со скоростью, близкой к скорости света.
Программа SuperTIGER - это совместная работа Вашингтонского университета в Сент-Луисе, Университета Миннесоты, Центра космических полетов им. Годдарда (GSFC) и Лаборатории реактивного движения при Калифорнийском технологическом институте (Caltech). Этот баллонный прибор предназначен для изучения редкого типа космических лучей, которые состоят из атомных ядер тяжелых элементов.
Конечная цель состоит в том, чтобы узнать, где и как эти лучи могут достигать скоростей, не зависящих от скорости света, а также проверить появляющуюся модель, в которой космические лучи, как считается, возникают в рыхлых скоплениях, которые содержат молодые массивные звезды. Как объяснил Брайан Раух, доцент Вашингтонского университета и главный исследователь SuperTIGER, ключ к успеху - время:
«Значимость нашего наблюдения возрастает с увеличением количества событий, которые мы наблюдаем по существу линейно со временем, поэтому мы просто хотим иметь как можно более длительный полет, чтобы максимизировать статистику собранных данных. День данных - это небольшой шаг вперед, и нам просто нужно опустить голову и продолжать молчать ».
Напомним, что космические лучи - это энергетические частицы, которые происходят от нашего Солнца, от других звезд в галактике и вообще от других галактик. Наиболее распространенный тип, составляющий примерно 90% всех лучей, обнаруженных учеными, состоит из протонов или ядер водорода, в то время как ядра и электроны гелия занимают далекие второе и третье места (что составляет 8% и 1% соответственно).
Оставшийся 1% состоит из ядер более тяжелых элементов, таких как железо, общее количество которых уменьшается в зависимости от их массы. С SuperTIGER исследовательская группа ищет самый редкий из всех, «сверхтяжелые» ядра космических лучей, которые тяжелее железа - от кобальта до бария. Эти элементы образуются в ядрах массивных звезд, которые затем рассеиваются в космосе, когда звезды становятся сверхновыми.
Взрывы также приводят к короткому, но интенсивному выбросу нейтронов, которые могут сливаться с ядрами железа, распадаться на протоны и создавать более тяжелые элементы. Ударная волна, создаваемая взрывом, также захватывает и ускоряет эти частицы, пока они не станут быстро движущимися космическими лучами высокой энергии. Джон Митчелл, ведущий соавтор миссии в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, пояснил:
«Тяжелые элементы, такие как золото в ваших украшениях, производятся с помощью специальных процессов в звездах, и SuperTIGER стремится помочь нам понять, как и где это происходит. Мы все звездная пыль, но выяснение, где и как производится эта звездная пыль, помогает нам лучше понять нашу галактику и наше место в ней ».
Когда эти лучи попадают в атмосферу Земли, они взрываются и производят потоки вторичных частиц, некоторые из которых достигают детекторов на земле. В течение многих лет ученые использовали эти обнаружения, чтобы вывести свойства исходного космического луча. Они также создают мешающий фоновый эффект, поэтому бортовые приборы гораздо эффективнее их изучают.
Взлетая на высоту 40 000 метров (130 000 футов) над уровнем моря, SuperTIGER и подобные научные воздушные шары могут летать над 99,5% атмосферы. После многочисленных задержек, связанных с погодой, полет SuperTIGER-2 начался 16 декабря 2019 года в первые утренние часы, после чего воздушный шар завершил свой первый полный оборот Антарктиды к 31 декабря.
Кроме того, миссионерской команде пришлось столкнуться с некоторыми техническими сбоями, которые включали проблемы с электропитанием и сбой компьютера, из-за которого один из модулей детекторов был устранен в начале полета. Несмотря на это, команда взлетела на воздушном шаре в том, что офис программы воздушных шаров НАСА назвал «идеальным запуском». Как заявил Раух в пресс-релизе университета перед самым запуском:
«После трех антарктических сезонов - с 19 попытками запуска, двумя запусками и одним восстановлением полезной нагрузки с поля расщелины - замечательно, что SuperTIGER-2 наконец достиг высоты плавания и начал собирать научные данные. Третий сезон - это очарование! »
Как уже отмечалось, полет SuperTIGER-1 (2012-13) побил рекорды в области воздушных шаров, оставаясь на плаву в течение 55 дней. Эта миссия не будет пытаться оспорить эту запись, и из-за технических проблем, с которыми столкнулась команда, они ожидают, что SuperTIGER-2 соберет около 40% статистики, достигнутой за первый полет.
Теперь, когда второй оборот вокруг континента завершен, команда ждет, когда погода закончится, чтобы определить, когда миссия закончится: «То, как в этом сезоне циркулируют стратосферные ветры, наш полет будет прерван, когда воздушный шар пролетит над подходящим местом. в конце нашей второй революции вокруг континента », - сказал Раух.
Как и во всех космических тайнах, реальный ключ к их разрешению - это старомодное терпение!
