Το 2012, το παρατηρητήριο με το μπαλόνι, γνωστό ως το Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (SuperTIGER) πήγε στον ουρανό για να πραγματοποιήσει παρατηρήσεις μεγάλου υψομέτρου των γαλαξιακών κοσμικών ακτίνων (GCRs). Συνεχίζοντας την παράδοση του προκατόχου του (TIGER), το SuperTiger σημείωσε νέο ρεκόρ μετά την ολοκλήρωση μιας πτήσης 55 ημερών πάνω από την Ανταρκτική - η οποία συνέβη μεταξύ Δεκεμβρίου του 2012 και Ιανουαρίου του 2013.
Στις 16 Δεκεμβρίου 2019, μετά από πολλές προσπάθειες εκτόξευσης, το παρατηρητήριο πήγε ξανά στον αέρα και πέρασε πάνω από την Ανταρκτική δύο φορές σε διάστημα τρεισήμισι εβδομάδων. Όπως και ο προκάτοχός του, το SuperTIGER είναι μια συνεργατική προσπάθεια που έχει σχεδιαστεί για τη μελέτη κοσμικών ακτίνων - πρωτονίων υψηλής ενέργειας και ατομικών πυρήνων - που προέρχονται έξω από το ηλιακό μας σύστημα και ταξιδεύουν μέσω του διαστήματος κοντά στην ταχύτητα του φωτός.
Το πρόγραμμα SuperTIGER είναι μια συνεργατική προσπάθεια μεταξύ του Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον στο Σεντ Λούις, του Πανεπιστημίου της Μινεσότα και του Goddard Space Flight Center (GSFC) της NASA και του Jet Propulsion Laboratory στο California Institute of Technology (Caltech). Αυτό το γεννημένο με μπαλόνι όργανο έχει σχεδιαστεί για να μελετά τον σπάνιο τύπο κοσμικών ακτίνων που αποτελείται από τους ατομικούς πυρήνες των βαρέων στοιχείων.
Ο απώτερος στόχος είναι να μάθουμε πού και πώς αυτές οι ακτίνες μπορούν να επιτύχουν ταχύτητες, απλά ντροπαλός με την ταχύτητα του φωτός, καθώς και να δοκιμάσει το αναδυόμενο μοντέλο όπου οι κοσμικές ακτίνες πιστεύεται ότι προέρχονται από χαλαρά σμήνη που περιέχουν νεαρά, τεράστια αστέρια. Όπως εξήγησε ο Brian Rauch - επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον και κύριος ερευνητής του SuperTIGER, το κλειδί για την επιτυχία είναι ο χρόνος:
«Η σημασία της παρατήρησής μας αυξάνεται με τον αριθμό των γεγονότων που παρατηρούμε ουσιαστικά γραμμικά με το χρόνο, οπότε απλά θέλουμε να έχουμε όσο το δυνατόν μεγαλύτερη πτήση για να μεγιστοποιήσουμε τα στατιστικά στοιχεία των συλλεχθέντων δεδομένων. Μια ημέρα δεδομένων είναι μια μικρή αύξηση της προόδου, και πρέπει απλώς να βάλουμε τα κεφάλια μας και να συνεχίσουμε να αλέθουμε. "
Για να ανακεφαλαιώσουμε, οι κοσμικές ακτίνες είναι ενεργητικά σωματίδια που προέρχονται από τον Ήλιο μας, από άλλα αστέρια στον γαλαξία και από άλλους γαλαξίες συνολικά. Ο πιο συνηθισμένος τύπος, που αποτελεί περίπου το 90% όλων των ακτίνων που ανιχνεύονται από τους επιστήμονες, αποτελείται από πρωτόνια ή πυρήνες υδρογόνου, ενώ οι πυρήνες ηλίου και τα ηλεκτρόνια ταξινομούν ένα μακρινό δεύτερο και τρίτο (αντιστοιχεί στο 8% και 1%, αντίστοιχα).
Το υπόλοιπο 1% αποτελείται από τους πυρήνες βαρύτερων στοιχείων όπως ο σίδηρος, οι οποίοι μειώνονται στην ομοιότητα ανάλογα με το πόσο υψηλή είναι η μάζα τους. Με το SuperTIGER, η ερευνητική ομάδα αναζητά τον σπανιότερο τύπο όλων, τους «εξαιρετικά βαρύ» πυρήνες κοσμικών ακτίνων που είναι βαρύτεροι από το σίδηρο - από κοβάλτιο έως βάριο. Αυτά τα στοιχεία σχηματίζονται στους πυρήνες των τεράστιων αστεριών, τα οποία στη συνέχεια διασκορπίζονται στο διάστημα όταν τα αστέρια πηγαίνουν σουπερνόβα.
Οι εκρήξεις οδηγούν επίσης σε μια σύντομη αλλά έντονη έκρηξη νετρονίων που μπορούν να συγχωνευθούν με πυρήνες σιδήρου, να αποσυντεθούν σε πρωτόνια και να δημιουργήσουν βαρύτερα στοιχεία. Το σοκ κύμα που παράγεται από την έκρηξη παγιδεύει και επιταχύνει αυτά τα σωματίδια έως ότου γίνουν κοσμικές ακτίνες υψηλής ενέργειας που κινούνται γρήγορα. Όπως εξήγησε ο John Mitchell, επικεφαλής συν-ερευνητής της αποστολής στο Διαστημικό Κέντρο Πτήσης Goddard της NASA:
«Βαριά στοιχεία, όπως ο χρυσός στα κοσμήματά σας, παράγονται μέσω ειδικών διαδικασιών σε αστέρια και το SuperTIGER στοχεύει να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε πώς και πού συμβαίνει αυτό. Είμαστε όλοι stardust, αλλά το να καταλάβουμε πού και πώς κατασκευάζεται αυτή η stardust μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα τον γαλαξία μας και τη θέση μας σε αυτόν. "
Όταν αυτές οι ακτίνες χτυπούν την ατμόσφαιρα της Γης, εκρήγνυνται και παράγουν ντους δευτερευόντων σωματιδίων, μερικά από τα οποία φτάνουν στους ανιχνευτές στο έδαφος. Για πολλά χρόνια, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν αυτές τις ανιχνεύσεις για να συμπεράνουν τις ιδιότητες της αρχικής κοσμικής ακτίνας. Παράγουν επίσης ένα παρεμβαλλόμενο εφέ φόντου, γι 'αυτό τα αερομεταφερόμενα όργανα είναι πολύ πιο αποτελεσματικά στη μελέτη τους.
Πετώντας σε υψόμετρο 40.000 μέτρων (130.000 πόδια) πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, το SuperTIGER και παρόμοια επιστημονικά μπαλόνια μπορούν να επιπλέουν πάνω από το 99,5% της ατμόσφαιρας. Μετά από πολλές καθυστερήσεις που σχετίζονται με τον καιρό, η πτήση SuperTIGER-2 ξεκίνησε στις 16 Δεκεμβρίου 2019 στις πρώτες πρωινές ώρες, και ακολούθησε το μπαλόνι που ολοκλήρωσε την πρώτη του πλήρη επανάσταση στην Ανταρκτική έως τις 31 Δεκεμβρίου.
Επιπλέον, η ομάδα αποστολής έπρεπε να αντιμετωπίσει κάποιες τεχνικές δυσλειτουργίες, οι οποίες περιελάμβαναν προβλήματα με την τροφοδοσία ρεύματος και αστοχία υπολογιστή που απέκλεισε μία από τις μονάδες ανιχνευτή στις αρχές της πτήσης. Παρ 'όλα αυτά, η ομάδα πήρε το μπαλόνι αερομεταφερόμενο σε αυτό που το Γραφείο Προγράμματος Μπαλονιών της NASA ονόμασε «τέλεια εκκίνηση». Όπως δήλωσε ο Rauch σε δελτίο τύπου του Πανεπιστημίου λίγο πριν από την κυκλοφορία:
«Μετά από τρεις σεζόν της Ανταρκτικής - με 19 προσπάθειες εκτόξευσης, δύο εκτοξεύσεις και μία ανάκτηση του ωφέλιμου φορτίου από ένα πεδίο crevasse - είναι υπέροχο το SuperTIGER-2 να φτάσει επιτέλους στο υψόμετρο και να αρχίσει να συλλέγει επιστημονικά δεδομένα. Η τρίτη σεζόν είναι η γοητεία! "
Όπως σημειώθηκε, η πτήση SuperTIGER-1 (2012-13) έσπασε τα επιστημονικά ρεκόρ αερόστατων παραμένοντας επιπλέουσα για συνολικά 55 ημέρες. Αυτή η αποστολή δεν θα επιχειρήσει να αμφισβητήσει αυτό το ρεκόρ και λόγω των τεχνικών ζητημάτων που αντιμετώπισε η ομάδα, αναμένουν ότι το SuperTIGER-2 θα συλλέξει περίπου το 40% των στατιστικών που επιτεύχθηκαν με την πρώτη πτήση.
Με τη δεύτερη επανάστασή της σε ολόκληρη την ήπειρο, η ομάδα περιμένει τώρα τον καιρό για να καθορίσει πότε θα τελειώσει η αποστολή. "Ο τρόπος με τον οποίο οι στρατοσφαιρικοί άνεμοι κυκλοφορούν αυτή τη σεζόν, η πτήση μας θα τερματιστεί όταν το μπαλόνι φτάσει σε μια κατάλληλη τοποθεσία στο τέλος της δεύτερης μας επανάστασης σε ολόκληρη την ήπειρο », δήλωσε ο Ράουχ.
Όπως συμβαίνει με όλα τα κοσμικά μυστήρια, το πραγματικό κλειδί για την επίλυσή τους είναι η διαχρονική υπομονή!
