În 2012, observatorul purtat de baloane, cunoscut sub numele de Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (SuperTIGER), a luat cerul să efectueze observații la înaltă altitudine a razelor cosmice galactice (GCR). Continuând tradiția predecesorului său (TIGER), SuperTiger a stabilit un nou record după ce a finalizat un zbor de 55 de zile peste Antarctica - care s-a întâmplat între decembrie 2012 și ianuarie 2013.
Pe 16 decembrie 2019, după multiple încercări de lansare, observatorul a luat din nou aerul și a trecut deasupra Antarcticii de două ori în doar trei săptămâni și jumătate. Ca și predecesorul său, SuperTIGER este un efort de colaborare conceput pentru a studia razele cosmice - protoni cu energie mare și nuclee atomice - care își au originea în afara Sistemului nostru solar și călătoresc prin spațiu aproape de viteza luminii.
Programul SuperTIGER este un efort de colaborare între Universitatea Washington din St. Louis, Universitatea din Minnesota și Goddard Space Flight Center (GSFC) și Laboratorul de Propulsie Jet de la Institutul Tehnologic din California (Caltech). Acest instrument născut în balon este conceput pentru a studia tipul rar de raze cosmice care constau din nucleele atomice ale elementelor grele.
Obiectivul final este de a învăța unde și cum aceste raze pot atinge viteze doar timide ale vitezei luminii, precum și testarea modelului emergent în care se crede că razele cosmice își au originea în clustere libere care conțin stele tinere, masive. După cum a explicat Brian Rauch - profesor asistent la Universitatea Washington și investigatorul principal pentru SuperTIGER - cheia succesului este timpul:
„Semnificația observației noastre crește odată cu numărul de evenimente pe care le observăm în mod liniar în timp cu timpul, așa că dorim pur și simplu să avem un zbor cât mai lung pentru a maximiza statisticile datelor colectate. O zi de date reprezintă un mic progres de progres și trebuie doar să punem capul în jos și să continuăm să măcinăm. ”
Pentru recapitulare, razele cosmice sunt particule energetice care provin din Soarele nostru, de la alte stele din galaxie și din alte galaxii cu totul. Cel mai comun tip, care reprezintă aproximativ 90% din toate razele detectate de oamenii de știință, constau în protoni sau nuclei de hidrogen, în timp ce nucleii de heliu și electronii se situează la o distanță secundă și a treia (reprezentând 8%, respectiv 1%).
Restul de 1% este format din nucleele elementelor mai grele, cum ar fi fierul, care scad în comunitate în funcție de cât de mari sunt. Cu SuperTIGER, echipa de cercetare caută cel mai rar tip dintre toate, nucleele de raze cosmice „ultra-grele”, care sunt mai grele decât fierul - de la cobalt la bariu. Aceste elemente sunt formate în miezurile de stele masive, care sunt apoi dispersate în spațiu atunci când stelele merg supernove.
De asemenea, exploziile au ca rezultat o explozie scurtă, dar intensă de neutroni, care se pot contopi cu nucleele de fier, se pot deteriora în protoni și pot crea elemente mai grele. Valul de șoc produs de explozie, de asemenea, intră și accelerează aceste particule până când devin raze cosmice cu energie mare cu mișcare rapidă. După cum a explicat John Mitchell, co-investigatorul principal al misiunii la Centrul de zbor spațial Goddard al NASA:
„Elementele grele, precum aurul din bijuteriile dvs., sunt produse prin procese speciale în stele, iar SuperTIGER își propune să ne ajute să înțelegem cum și unde se întâmplă acest lucru. Suntem cu toții stâlc, dar să ne gândim unde și cum se face acest stardust ne ajută să înțelegem mai bine galaxia și locul nostru în ea. ”
Când aceste raze ating atmosfera Pământului, acestea explodează și produc dușuri de particule secundare, unele dintre ele ajungând la detectoare pe pământ. Timp de mulți ani, oamenii de știință au folosit aceste detectări pentru a deduce proprietățile razei cosmice originale. De asemenea, produc un efect de fundal interferent, motiv pentru care instrumentele aeriene sunt mult mai eficiente la studierea acestora.
Prin zborul la o altitudine de 40.000 de metri (130.000 ft) deasupra nivelului mării, SuperTIGER și baloane științifice similare sunt capabile să plutească peste 99,5% din atmosferă. După mai multe întârzieri legate de intemperii, zborul SuperTIGER-2 a început pe 16 decembrie 2019 în orele trecute ale dimineții, care a fost urmată de balonul care a finalizat prima revoluție completă a Antarcticii până la 31 decembrie.
În plus, echipa de misiune a trebuit să se ocupe de unele rachete tehnice, care includeau probleme cu alimentarea cu energie electrică și o defecțiune a calculatorului care a eliminat unul dintre modulele detectorului la începutul zborului. În ciuda acestui fapt, echipa a făcut ca balonul să fie aerisit în ceea ce Oficiul de programe cu baloane al NASA a numit „lansare perfectă cu imaginea”. Așa cum a spus Rauch într-un comunicat de presă al Universității chiar înainte de lansare:
„După trei sezoane antarctice - cu 19 încercări de lansare, două lansări și una de recuperare a sarcinii utile dintr-un câmp crevasse - este minunat ca SuperTIGER-2 să atingă în sfârșit altitudinea de plutire și să înceapă să colecteze date științifice. Al treilea sezon este farmecul! ”
După cum s-a menționat, zborul SuperTIGER-1 (2012-13) a înregistrat recordurile științifice de balon, rămânând pe linia de plutire timp de 55 de zile. Această misiune nu va încerca să conteste acea înregistrare și datorită problemelor tehnice pe care le-a întâmpinat echipa, ei anticipează că SuperTIGER-2 va colecta aproximativ 40% din statisticile realizate cu primul zbor.
Cu a doua revoluție în jurul continentului acum finalizată, echipa așteaptă acum vremea pentru a stabili când se va încheia misiunea. „Modul în care circulă vânturile stratosferice în acest sezon, zborul nostru va fi încheiat când balonul va trece peste o locație potrivită. la sfârșitul celei de-a doua revoluții în jurul continentului ”, a spus Rauch.
Ca și în cazul tuturor misterelor cosmice, adevărata cheie pentru rezolvarea lor este răbdarea de modă veche!
