НАСА ASTHROS: стратосферный воздушный шар с телескопом

Размещенный на воздушном шаре размером с футбольный стадион, ASTHROS будет использовать ультрасовременный телескоп для наблюдения за длинами волн света, которые не видны с земли.

Начаты работы по осуществлению новой амбициозной миссии, в ходе которой на воздушном шаре в стратосферу будет доставлен современный 8,4-футовый (2,5 метра) телескоп. Ориентировочно запланированный на декабрь 2023 года запуск из Антарктиды, ASTHROS (сокращение от Astrophysics Stratospheric Telescope for High Spectral Resolution Observations at Submillimeter-wawaves) проведет около трех недель, дрейфуя над ледяным южным континентом, и достигнет нескольких первых целей за это время.

Инфракрасные глаза в небе

Управляемый Лабораторией реактивного движения НАСА, ASTHROS наблюдает дальний инфракрасный свет, или свет с длиной волны намного большей, чем тот, который виден человеческому глазу. Для этого ASTHROS необходимо достичь высоты около 130 000 футов (24,6 мили, или 40 километров), что примерно в четыре раза выше, чем у коммерческих авиалайнеров. Несмотря на то, что она все еще значительно ниже границы космоса (около 62 миль, или 100 километров над земной поверхностью), она будет достаточно высокой, чтобы наблюдать за длинами волн света, заблокированных земной атмосферой.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Недавно участники миссии завершили работу над конструкцией полезной нагрузки обсерватории, которая включает в себя телескоп (улавливающий свет), научный прибор, а также такие подсистемы, как охлаждающая и электронная. В начале августа инженеры JPL приступят к интеграции и тестированию этих подсистем, чтобы убедиться, что они работают так, как ожидалось.

Хотя воздушные шары могут показаться устаревшей технологией, они предлагают НАСА уникальные преимущества по сравнению с наземными или космическими миссиями. Программа НАСА по использованию научных воздушных шаров уже 30 лет действует на базе "Уоллопс" в Вирджинии. Она осуществляет от 10 до 15 полетов в год из разных уголков земного шара в поддержку экспериментов по всем научным дисциплинам НАСА, а также в целях развития технологий и образования. Полеты на воздушных шарах не только обходятся дешевле, чем космические полеты, но и сокращают время между ранним планированием и развертыванием, а это означает, что они могут принять на себя более высокие риски, связанные с использованием новых или самых современных технологий, которые еще не летали в космосе. Эти риски могут проявляться в виде неизвестных технических или эксплуатационных проблем, которые могут повлиять на научную отдачу миссии. Проработав эти проблемы, полеты на воздушном шаре могут заложить основу для того, чтобы будущие миссии могли воспользоваться преимуществами этих новых технологий.

"Такие полеты на воздушном шаре, как ASTHROS, сопряжены с более высоким риском, чем космические миссии, но при этом приносят большую прибыль при скромных затратах", - сказал инженер JPL Жозе Силез, руководитель проекта ASTHROS. "С помощью ASTHROS мы стремимся проводить астрофизические наблюдения, которые никогда раньше не проводились. Миссия проложит путь к будущим космическим полетам, испытав новые технологии и обеспечив обучение следующего поколения инженеров и ученых".

ASTHROS будет нести в себе прибор для измерения движения и скорости газа вокруг вновь образующихся звезд. Во время полета миссия будет изучать четыре основные цели, включая две звездообразующие области в галактике Млечного Пути. Она также впервые обнаружит и нанесет на карту присутствие двух специфических типов ионов азота (атомов, потерявших некоторые электроны). Эти ионы азота могут обнаружить места, где ветры от массивных звезд и взрывы сверхновых изменили форму газовых облаков внутри этих звездообразующих областей.

В процессе, известном как звездная обратная связь, такие сильные вспышки могут в течение миллионов лет рассеивать окружающий материал и препятствовать образованию звезд или вообще останавливать его. Но звездная обратная связь также может привести к скоплению материала, ускоряя образование звезд. Без этого процесса весь доступный газ и пыль в таких галактиках, как наша, давно бы слились в звезды.

ASTHROS сделает первые подробные трехмерные карты плотности, скорости и движения газа в этих регионах, чтобы увидеть, как новорожденные гиганты влияют на их плацентарный материал. Таким образом, команда надеется получить представление о том, как работает звездная обратная связь, и предоставить новую информацию для уточнения компьютерного моделирования эволюции галактики.

Третьей целью ASTHROS будет галактика Messier 83. Наблюдение за звездной обратной связью позволит команде ASTHROS глубже понять ее влияние на различные типы галактик. "Я думаю, мы поняли, что звездная обратная связь является главным регулятором образования звезд на протяжении всей истории Вселенной", - сказал ученый JPL Хорхе Пинеда, главный исследователь ASTHROS. "Компьютерное моделирование эволюции галактики до сих пор не может полностью воспроизвести реальность, которую мы видим в космосе". Картирование азота, которое мы сделаем с помощью ASTHROS, еще никогда не проводилось, и будет интересно посмотреть, как эта информация поможет сделать эти модели более точными".

Наконец, в качестве четвертой цели ASTHROS будет наблюдать TW Hydrae, молодую звезду, окруженную широким диском пыли и газа, где могут формироваться планеты. Благодаря своим уникальным возможностям ASTHROS измерит полную массу этого протопланетарного диска и покажет, как эта масса распределяется по всему диску. Эти наблюдения потенциально могут выявить места, где пыль собирается вместе для формирования планет. Более подробное изучение протопланетных дисков могло бы помочь астрономам понять, как различные типы планет формируются в молодых Солнечных системах.

Для того чтобы сделать все это, проекту ASTHROS понадобится большой воздушный шар: При полном надувании гелием он будет около 400 футов (150 метров) в ширину, или примерно размером с футбольный стадион. Под воздушным шаром будет находиться гондола, на которой будет установлен прибор и легкий телескоп, состоящий из 8,4-футовой (2,5-метровой) антенны, а также серии зеркал, объективов и детекторов, разработанных и оптимизированных для улавливания дальнего инфракрасного света. Благодаря антенне, ASTHROS привязан к самому большому телескопу, который когда-либо летал на воздушном шаре на большой высоте. Во время полета ученые смогут точно контролировать направление, на которое указывает телескоп, и загружать данные в режиме реального времени по спутниковым каналам связи.

Поскольку приборы, работающие в дальнем инфракрасном диапазоне, необходимо держать в очень холодном состоянии, во многих миссиях для их охлаждения используется жидкий гелий. Вместо этого ASTHROS будет использовать криохладитель, который использует электричество (поставляемое солнечными батареями ASTHROS), чтобы держать сверхпроводящие детекторы близко к минус 451,3 градуса по Фаренгейту (минус 268,5 градусов по Цельсию) - чуть выше абсолютного нуля, до которого может достигать самая холодная температура материи. Криоохладитель весит значительно меньше, чем большой контейнер с жидким гелием, который понадобится ASTHROS для того, чтобы прибор оставался холодным в течение всей миссии. Это означает, что полезная нагрузка значительно легче, а срок службы прибора больше не ограничивается количеством жидкого гелия на борту.

Команда ожидает, что воздушный шар совершит две или три петли вокруг Южного полюса примерно за 21-28 дней, которые будут нести преобладающие стратосферные ветры. Как только научная миссия будет завершена, операторы будут посылать команды о завершении полета, которые отделяют гондолу, которая соединена с парашютом, от воздушного шара. Парашют возвращает гондолу на землю, чтобы телескоп мог быть восстановлен и переоборудован для повторного полета.

"Мы запустим ASTHROS на край космоса из самой отдаленной и суровой части нашей планеты", - сказал Силез. "Если вы остановитесь, чтобы подумать об этом, это будет действительно сложно, что делает его таким захватывающим в то же время". опубликовано econet.ru по материалам scitechdaily.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet