През 2012 г. обсерваторията, носена от балон, известна като Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (SuperTIGER), се качи на небето, за да извърши наблюдения на височина на Галактическите космически лъчи (GCR). Продължавайки в традицията на своя предшественик (TIGER), SuperTiger постави нов рекорд, след като изпълни 55-дневен полет над Антарктида - който се случи между декември 2012 г. и януари 2013 г.
На 16 декември 2019 г., след множество опити за изстрелване, обсерваторията отново излезе във въздуха и мина над Антарктида два пъти в рамките на само три седмици и половина. Подобно на своя предшественик, SuperTIGER е съвместно усилие, предназначено да изучава космически лъчи - високоенергийни протони и атомни ядра, които произлизат извън нашата Слънчева система и пътуват през пространството с близка скорост на светлината.
Програмата SuperTIGER е съвместна работа между Университета във Вашингтон в Сейнт Луис, Университета в Минесота и НАСА - Център за космически полети Годард (GSFC) и Лаборатория за реактивни двигатели в Калифорнийския технологичен институт (Калтех). Този инструмент, роден от балон, е предназначен за изследване на редкия вид космически лъчи, които се състоят от атомните ядра на тежки елементи.
Крайната цел е да се научи къде и как тези лъчи могат да достигнат скорост, просто срамежлива на скоростта на светлината, както и да тестваме възникващия модел, където се смята, че космическите лъчи произхождат в разхлабени клъстери, които съдържат млади, масивни звезди. Както обясни Брайън Рауч - асистент от Вашингтонския университет и главен изследовател на SuperTIGER, ключът към успеха е времето:
„Значението на нашето наблюдение нараства с броя на събитията, които наблюдаваме по същество линейно с времето, така че просто искаме да имаме възможно най-дълъг полет, за да увеличим максимално статистиката на събраните данни. Един ден данни е малък прираст на напредъка и просто трябва да сведем глава и да продължаваме да мелим. “
За да се обобщи, космическите лъчи са енергийни частици, които произхождат от нашето Слънце, от други звезди в галактиката и от други галактики. Най-разпространеният тип, съставляващ приблизително 90% от всички лъчи, открити от учените, се състои от протони или водородни ядра, докато хелиевите ядра и електроните се нареждат на далечни втори и трети (представляващи съответно 8% и 1%).
Останалите 1% се състоят от ядрата на по-тежки елементи като желязото, които намаляват общото в зависимост от това колко са с голяма маса. Със SuperTIGER, изследователският екип търси най-редкия тип от всички, „свръхтежки“ космически лъчи, които са по-тежки от желязото - от кобалт до барий. Тези елементи се формират в сърцевините на масивни звезди, които след това се разпръскват в космоса, когато звездите отиват свръхнова.
Експлозиите също водят до кратко, но интензивно избухване на неутрони, които могат да се слеят с железни ядра, да се разпадат в протони и да създадат по-тежки елементи. Ударната вълна, произведена от експлозията, също улавя и ускорява тези частици, докато не станат бързо движещи се високоенергийни космически лъчи. Както Джон Мичъл, водещият сътрудник на мисията в Центъра за космически полети на Годард на НАСА, обясни:
„Тежки елементи, като златото в бижутата ви, се произвеждат чрез специални процеси в звезди и SuperTIGER цели да ни помогне да разберем как и къде се случва това. Всички сме звезден прах, но да разберем къде и как се прави този звезден прах ни помага да разберем по-добре нашата галактика и мястото си в нея. "
Когато тези лъчи ударят земната атмосфера, те експлодират и произвеждат душове на вторични частици, някои от които достигат до детектори на земята. Дълги години учените използват тези открития, за да извлекат свойствата на първоначалния космически лъч. Те също така създават смущаващ фонов ефект, поради което въздушните инструменти са много по-ефективни при изучаването им.
Чрез летене на надморска височина от 40 000 метра (Supericiger) и подобни научни балони са в състояние да плават над 99,5% от атмосферата. След множество закъснения, свързани с времето, полетът SuperTIGER-2 започна на 16 декември 2019 г. в уикендните часове на сутринта, след което балонът завърши първата си пълна революция на Антарктида до 31 декември.
Освен това екипът на мисията трябваше да се справи с някои технически проблеми, които включваха проблеми с захранването и компютърна повреда, която елиминира един от детекторните модули в началото на полета. Независимо от това, екипът получи балон във въздуха в онова, което НАСА Програмният офис за балони нарече „перфектно изображение за изстрелване“. Както Рауч заяви в прессъобщение на университета непосредствено преди старта:
„След три сезона на Антарктида - с 19 опита за изстрелване, две изстрелвания и едно възстановяване на полезния товар от полето на крива - прекрасно е SuperTIGER-2 най-накрая да достигне плаваща височина и да започне да събира научни данни. Третият сезон е чарът! ”
Както беше отбелязано, полетът SuperTIGER-1 (2012-13 г.) счупи научните рекорди за балониране, като остана на плаване за общо 55 дни. Тази мисия няма да се опита да оспори този запис и поради техническите проблеми, които екипът преживя, те предвиждат SuperTIGER-2 да събере около 40% от статистиката, постигната с първия полет.
С втората си революция около континента вече завършена, екипът сега чака времето, за да определи кога ще приключи мисията. „По начина, по който стратосферните ветрове циркулират през този сезон, полетът ни ще бъде прекратен, когато балонът надвие подходящо място в края на втората ни революция около континента “, каза Раух.
Както при всички космически мистерии, истинският ключ за разрешаването им е доброто старомодно търпение!
