NASA powraca na Antarktydę: Start misji balonowych PUEO i GAPS zaplanowany na grudzień 2025 roku

Agencja NASA wznawia swoją ambitną serię startów długotrwałych balonów naukowych z Antarktydy. Kolejna kampania operacyjna została zaplanowana na początek grudnia 2025 roku. Miejscem startu posłuży poligon zlokalizowany w pobliżu stacji McMurdo, zarządzanej przez amerykański Narodowy Fundusz Nauki (NSF) na lodowcu szelfowym Rossa. Ta ważna inicjatywa naukowa obejmuje realizację dwóch kluczowych projektów: Detektora dla Obserwacji Ultra Wysokich Energii (PUEO) oraz Spektrometru Ogólnych Antycząstek (GAPS). Oba eksperymenty mają za zadanie odpowiedzieć na fundamentalne pytania dotyczące astrofizyki i kosmologii.

Misja PUEO, stanowiąca pierwszy projekt realizowany w ramach programu NASA „Pionierzy Astrofizyki”, ma na celu wykrycie sygnałów pochodzących od neutrin o ultra wysokich energiach, które docierają do nas z najdalszych zakątków kosmosu. Aparatura wykorzysta masywną pokrywę lodową Antarktydy jako gigantyczny detektor. Będzie ona poszukiwać impulsów radiowych generowanych w momencie, gdy te neutrina wejdą w interakcję z gęstym lodem. Kierownikiem naukowym projektu PUEO jest profesor Abigail Vieregg z Uniwersytetu Chicagowskiego. Misja ta ma zapewnić wiodącą na świecie czułość w detekcji neutrin, przewyższając zasięgiem poprzedni program ANITA o rząd wielkości przy energii 10 EeW.

Z kolei eksperyment GAPS koncentruje się na zidentyfikowaniu źródła materii ciemnej, czyli tej niewidzialnej formy materii, która stanowi ponad 80% całkowitej masy Wszechświata. Przyrząd ten został zoptymalizowany pod kątem precyzyjnego mierzenia strumienia niskoenergetycznych kosmicznych antynukleonów, a w szczególności antydeuteronów. Te ostatnie mogą być kluczowymi wskaźnikami rozpadu materii ciemnej. Odkrycie nawet jednego antydeuteronu na tym poziomie energetycznym mogłoby stanowić przełomowy dowód na istnienie nowej fizyki, ponieważ przewidywane tło astrofizyczne dla tych cząstek na niskich energiach jest znacznie niższe niż potencjalny sygnał emanujący z materii ciemnej.

Aby umożliwić tak długotrwałe loty, obie misje korzystają z balonów bezsztywnych, które utrzymują równowagę z otaczającą atmosferą, stopniowo uwalniając gaz w miarę wznoszenia się. Taka konstrukcja, połączona z charakterystycznymi dla regionu polarnymi prądami powietrznymi oraz nieprzerwanym dostępem do światła słonecznego w trakcie antarktycznego lata, sprawia, że platformy te są niezawodne dla misji długoterminowych. Nadzór nad programem naukowych balonów NASA sprawuje Centrum Lotów Kosmicznych imienia Wallopsa, natomiast firma Peraton odpowiada za planowanie misji i operacje terenowe. Balony wykorzystywane w tych przedsięwzięciach są produkowane przez firmę Aerostar.

Warto zaznaczyć, że misja GAPS ma już za sobą historię testów naziemnych przeprowadzonych w akceleratorze KEK w latach 2004 i 2005, a także udany lot testowy prototypu (pGAPS) w czerwcu 2012 roku. Sukces nadchodzącej kampanii jest ściśle uzależniony od owocnej współpracy z NSF, rządem Nowej Zelandii oraz Siłami Powietrznymi Stanów Zjednoczonych. W ramach tej samej kampanii zaplanowano również starty mające na celu weryfikację technologii, w tym lot testowy Salter Test Flight Universal. Te nadchodzące misje obiecują zebranie krytycznych danych, które mogą fundamentalnie zmienić nasze rozumienie struktury i ewolucji Wszechświata.