W 2012 roku obserwatorium balonowe znane jako Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (SuperTIGER) wzbiło się w przestworza, aby prowadzić obserwacje galaktycznych promieni kosmicznych (GCR) na dużych wysokościach. Kontynuując tradycję swojego poprzednika (TIGER), SuperTiger ustanowił nowy rekord po ukończeniu 55-dniowego lotu nad Antarktydą - co miało miejsce między grudniem 2012 r. A styczniem 2013 r.
16 grudnia 2019 r., Po wielu próbach uruchomienia, obserwatorium ponownie wyleciało w powietrze i dwukrotnie przeleciało nad Antarktydą w ciągu zaledwie trzech i pół tygodnia. Podobnie jak jego poprzednik, SuperTIGER to wspólny wysiłek mający na celu badanie promieni kosmicznych - wysokoenergetycznych protonów i jąder atomowych - które powstają poza naszym Układem Słonecznym i przemieszczają się w przestrzeni kosmicznej z prędkością bliską prędkości światła.
Program SuperTIGER to wspólny wysiłek między Washington University w St. Louis, University of Minnesota, a NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) i Jet Propulsion Laboratory w California Institute of Technology (Caltech). Ten urodzony w balonie instrument został zaprojektowany do badania rzadkiego rodzaju promieni kosmicznych, które składają się z jąder atomowych ciężkich pierwiastków.
Ostatecznym celem jest poznanie, gdzie i w jaki sposób promienie te mogą osiągać prędkości nieznaczne w stosunku do prędkości światła, a także przetestowanie powstającego modelu, w którym promienie kosmiczne powstają w luźnych gromadach zawierających młode, masywne gwiazdy. Jak wyjaśnił Brian Rauch - adiunkt na Washington University i główny śledczy SuperTIGER - kluczem do sukcesu jest czas:
„Znaczenie naszej obserwacji rośnie wraz z liczbą zdarzeń, które obserwujemy zasadniczo liniowo w czasie, dlatego po prostu chcemy mieć możliwie jak najdłuższy lot, aby zmaksymalizować statystyki zebranych danych. Dzień danych to niewielki przyrost postępów, a my musimy po prostu opuścić głowy i dalej się oderwać. ”
Reasumując, promienie kosmiczne są cząstkami energetycznymi, które pochodzą od naszego Słońca, od innych gwiazd w galaktyce i od innych galaktyk. Najczęstszy typ, stanowiący około 90% wszystkich promieni wykrytych przez naukowców, składa się z protonów lub jąder wodoru, podczas gdy jądra helu i elektrony zajmują odległe drugie i trzecie miejsce (odpowiednio 8% i 1%).
Pozostały 1% składa się z jąder cięższych pierwiastków, takich jak żelazo, które zmniejszają się w zależności od ich masy. Dzięki SuperTIGER zespół badawczy szuka najrzadszego ze wszystkich, „ultra-ciężkich” jąder promieni kosmicznych, które są cięższe od żelaza - od kobaltu po bar. Elementy te powstają w rdzeniach masywnych gwiazd, które są następnie rozpraszane w przestrzeń kosmiczną, gdy gwiazdy przechodzą w supernową.
Eksplozje powodują także krótki, ale intensywny wybuch neutronów, które mogą łączyć się z jądrami żelaza, rozpadać się na protony i tworzyć cięższe pierwiastki. Fala uderzeniowa wytwarzana przez eksplozję również chwyta i przyspiesza te cząsteczki, aż stają się szybko poruszającymi się wysokoenergetycznymi promieniami kosmicznymi. John Mitchell, główny badacz misji w NASA Goddard Space Flight Center, wyjaśnił:
„Ciężkie pierwiastki, takie jak złoto w biżuterii, są wytwarzane w specjalnych procesach w gwiazdach, a SuperTIGER pomaga nam zrozumieć, jak i gdzie to się dzieje. Wszyscy jesteśmy gwiezdnym pyłem, ale ustalenie, gdzie i jak powstaje ten gwiezdny pył, pomaga nam lepiej zrozumieć naszą galaktykę i nasze miejsce w niej ”.
Kiedy promienie te uderzają w ziemską atmosferę, wybuchają i wytwarzają opady wtórnych cząstek, z których część dociera do detektorów na ziemi. Od wielu lat naukowcy wykorzystują te detekcje do wnioskowania o właściwościach pierwotnego promienia kosmicznego. Wytwarzają również zakłócający efekt tła, dlatego instrumenty powietrzne są znacznie bardziej skuteczne w ich badaniu.
Lecąc na wysokość 40 000 metrów (130 000 stóp) nad poziomem morza, SuperTIGER i podobne balony naukowe są w stanie unosić się powyżej 99,5% atmosfery. Po wielu opóźnieniach związanych z pogodą lot SuperTIGER-2 rozpoczął się 16 grudnia 2019 r. We wczesnych godzinach porannych, po czym balon zakończył swoją pierwszą pełną rewolucję na Antarktydzie do 31 grudnia.
Ponadto zespół misyjny musiał poradzić sobie z pewnymi usterkami technicznymi, które obejmowały problemy z zasilaniem i awarią komputera, która wyeliminowała jeden z modułów detektora na początku lotu. Pomimo tego zespół wzniósł balon w powietrze w tak zwanym przez NASA biurze programu balonów „premiera idealna pod względem obrazu”. Jak stwierdził Rauch w komunikacie prasowym Uniwersytetu tuż przed uruchomieniem:
„Po trzech sezonach antarktycznych - z 19 próbami uruchomienia, dwoma startami i jednym odzyskaniem ładunku z pola szczelinowego - to cudownie, że SuperTIGER-2 w końcu osiągnął wysokość bezwładności i zaczął gromadzić dane naukowe. Trzeci sezon to urok! ”
Jak wspomniano, lot SuperTIGER-1 (2012–2013) pobił rekordy badań nad balonami, utrzymując się na powierzchni przez 55 dni. Ta misja nie będzie próbowała podważyć tego rekordu, a ze względu na problemy techniczne, jakich doświadczył zespół, spodziewają się, że SuperTIGER-2 zgromadzi około 40% statystyk uzyskanych podczas pierwszego lotu.
Po zakończeniu drugiej rewolucji wokół kontynentu zespół czeka na pogodę, aby ustalić, kiedy misja się zakończy. „Sposób, w jaki wiatry stratosferyczne krążą w tym sezonie, nasz lot zostanie zakończony, gdy balon znajdzie się w odpowiednim miejscu pod koniec drugiej rewolucji wokół kontynentu - powiedział Rauch.
Podobnie jak w przypadku wszystkich kosmicznych tajemnic, prawdziwym kluczem do ich rozwiązania jest staromodna cierpliwość!
