NASA готує запуск кульових місій PUEO та GAPS з Антарктики у грудні 2025 року

Наукова програма NASA, що передбачає запуск довготривалих повітряних куль, знову повертається до Антарктики. Ця важлива кампанія запланована на початок грудня 2025 року. Операції з розгортання будуть проводитися з бази поблизу станції Мак-Мердо, якою керує Національний науковий фонд США (NSF) на шельфовому льодовику Росса. Ця серія запусків підтримує дві ключові наукові місії: «Детектор для спостережень за ультрависокими енергіями» (PUEO) та «Спектрометр загальних античастинок» (GAPS). Обидва проекти мають на меті розкрити фундаментальні таємниці астрофізики та космології.

Місія PUEO є першим проектом, реалізованим у рамках програми NASA «Піонери астрофізики». Її головне завдання — фіксувати сигнали від нейтрино надзвичайно високих енергій, що надходять із найвіддаленіших куточків космосу. Апарат використовуватиме масивний антарктичний льодяний щит як гігантський детектор. Він шукатиме радіосигнали, які виникають, коли ці нейтрино взаємодіють із щільним льодом. Головним дослідником проекту PUEO є Абігейл Вірегг з Чиказького університету. Очікується, що ця місія забезпечить світове лідерство за чутливістю у виявленні нейтрино, перевершуючи охоплення попередньої програми ANITA на цілий порядок при енергії 10 ЕеВ.

Тим часом експеримент GAPS сфокусований на розгадці походження темної матерії — невидимої субстанції, яка становить понад 80% усієї матерії у Всесвіті. Прилад оптимізовано для точного вимірювання потоку низькоенергетичних космічних антинуклонів, зокрема антидейтронів. Ці частинки можуть слугувати прямими індикаторами розпаду темної матерії. Виявлення навіть одного антидейтрона на цьому енергетичному рівні може стати вирішальним доказом існування нової фізики, адже очікуваний астрофізичний фон для таких частинок на низьких енергіях значно менший, ніж потенційний сигнал від темної матерії.

Щоб забезпечити тривалість польотів, обидві місії використовують безрозпірні повітряні кулі. Вони підтримують рівновагу з навколишньою атмосферою, поступово випускаючи газ у міру набору висоти. Така конструкція, у поєднанні з полярними циркуляційними вітрами та безперервним сонячним світлом протягом антарктичного літа, робить ці платформи надзвичайно надійними для тривалих наукових місій. Центр польотів імені Воллопса відповідає за управління програмою наукових повітряних куль NASA, а компанія Peraton забезпечує планування місій та польові операції. Виготовленням самих повітряних куль для цих завдань займається компанія Aerostar.

Варто зазначити, що місія GAPS вже пройшла важливі етапи: наземні випробування проводилися на прискорювачі KEK у 2004 та 2005 роках, а також успішне льотне випробування прототипу (pGAPS) відбулося у червні 2012 року. Успіх поточної кампанії значною мірою залежить від плідної співпраці з NSF, уряду Нової Зеландії та Військово-повітряних сил США. Крім основних завдань, у рамках цієї програми також заплановано запуски для перевірки нових технологій, як-от Salter Test Flight Universal. Ці наукові експедиції обіцяють зібрати критично важливі дані, здатні докорінно змінити наше розуміння будови Всесвіту.