NASA lanceert PUEO en GAPS ballonnen in Antarctica in december 2025

De wetenschappelijke campagne van NASA met langdurige ballonnen keert in december 2025 terug naar Antarctica voor een reeks lanceringen. De operaties zullen plaatsvinden vanaf een lanceerbasis nabij de McMurdo Station, die wordt beheerd door de Amerikaanse National Science Foundation (NSF) op het Ross-ijsplateau. Deze expeditie ondersteunt twee cruciale missies: de 'Payload for Ultrahigh Energy Observations' (PUEO) en de 'General Antiparticle Spectrometer' (GAPS). Beide projecten zijn erop gericht fundamentele raadsels in de astrofysica en kosmologie te ontrafelen.

De PUEO-missie, de eerste lancering binnen NASA's 'Astrophysics Pioneers'-programma, heeft als doel signalen van ultrahoogenergetische neutrino's afkomstig uit verre kosmische gebeurtenissen op te vangen. Dit instrument zal het immense Antarctische ijskap gebruiken als een gigantische detector. Het zoekt naar radiosignalen die ontstaan wanneer deze neutrino's interageren met het dichte ijs. Hoofdonderzoeker Abigail Vieregg van de Universiteit van Chicago leidt het PUEO-project. De missie streeft ernaar de meest gevoelige neutrino-detectie ter wereld te bieden, met een bereik dat de eerdere ANITA-missie met een factor tien overtreft bij 10 EeV.

Het GAPS-experiment richt zich op het identificeren van de bron van donkere materie, de onzichtbare substantie die meer dan 80 procent van alle materie in het heelal uitmaakt. Het instrument is geoptimaliseerd voor de nauwkeurige meting van de stroom van laagenergetische kosmische antinucleonen, met name antideuteronen. Deze deeltjes kunnen cruciale indicatoren zijn voor het verval van donkere materie. De detectie van zelfs maar één antideuteron op dit energieniveau zou een doorslaggevend bewijs kunnen leveren voor nieuwe fysica, aangezien de verwachte astrofysische achtergrond voor deze deeltjes bij lage energieën aanzienlijk lager is dan een potentieel signaal van donkere materie.

Om deze langdurige vluchten mogelijk te maken, maken beide missies gebruik van 'zero-pressure' ballonnen. Deze ballonnen blijven in evenwicht met de omringende atmosfeer en laten gas los naarmate ze aan hoogte winnen. Deze constructie, gecombineerd met de polaire circulatiepatronen en de constante zonneschijn gedurende de Antarctische zomer, maakt deze platforms buitengewoon betrouwbaar voor langdurige observaties. Het NASA Wallops Flight Center is verantwoordelijk voor het beheer van het wetenschappelijke ballonprogramma, terwijl Peraton de missieplanning en veldoperaties verzorgt. De ballonnen zelf worden vervaardigd door Aerostar.

GAPS heeft in het verleden al belangrijke stappen gezet, waaronder grondtests bij de KEK-versneller in 2004 en 2005, gevolgd door een succesvolle testvlucht van een prototype (pGAPS) in juni 2012. Het welslagen van de komende campagne is sterk afhankelijk van de samenwerking met de NSF, de Nieuw-Zeelandse overheid en de Amerikaanse luchtmacht. Naast PUEO en GAPS staan er ook andere technologische verificatievluchten gepland, zoals de Salter Test Flight Universal. Deze gezamenlijke inspanningen beloven kritieke data op te leveren die ons begrip van de structuur van het universum fundamenteel kunnen veranderen.