NASA Triển Khai Các Quả Bóng Bay Nghiên Cứu PUEO và GAPS Tại Châu Nam Cực Vào Tháng 12 Năm 2025

Chương trình khoa học của NASA về việc phóng các khinh khí cầu bay tầm xa sẽ tái khởi động tại Châu Nam Cực. Chiến dịch này dự kiến bắt đầu vào đầu tháng 12 năm 2025. Các hoạt động phóng sẽ được tiến hành từ một khu vực gần Trạm McMurdo, cơ sở được Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF) quản lý trên thềm băng Ross. Chiến dịch lần này hỗ trợ hai sứ mệnh trọng yếu: Máy dò Quan sát Năng lượng Siêu cao (PUEO) và Quang phổ Kế Phản Hạt Tổng Quát (GAPS). Cả hai dự án đều hướng tới việc giải quyết những câu hỏi cơ bản trong lĩnh vực vật lý thiên văn và vũ trụ học.

Sứ mệnh PUEO là dự án tiên phong trong khuôn khổ chương trình “Tiên phong Vật lý Thiên văn” của NASA. Mục tiêu chính của nó là phát hiện các tín hiệu từ neutrino năng lượng cực cao, vốn được cho là phát ra từ các sự kiện vũ trụ xa xôi. Thiết bị này sẽ tận dụng tấm băng khổng lồ của Nam Cực như một máy dò khổng lồ, tìm kiếm các tín hiệu vô tuyến được tạo ra khi các hạt neutrino này va chạm với khối băng dày đặc. Tiến sĩ Abigail Vieregg từ Đại học Chicago là nhà nghiên cứu chính phụ trách dự án PUEO. Sứ mệnh này được kỳ vọng sẽ đạt được độ nhạy phát hiện neutrino hàng đầu thế giới, vượt trội hơn chương trình ANITA trước đó gấp mười lần ở mức năng lượng 10 EeV.

Trong khi đó, thí nghiệm GAPS tập trung vào việc xác định nguồn gốc của vật chất tối, một dạng vật chất vô hình chiếm hơn 80% tổng khối lượng vật chất trong Vũ trụ. Thiết bị này được tối ưu hóa để đo lường chính xác luồng phản hạt nhân năng lượng thấp, đặc biệt là phản deuteri, vốn có thể là dấu hiệu cho thấy sự phân rã của vật chất tối. Việc phát hiện dù chỉ một phản deuteri ở mức năng lượng này có thể cung cấp bằng chứng quyết định về vật lý mới, bởi vì phông nền vật lý thiên văn dự kiến cho chúng ở năng lượng thấp thấp hơn đáng kể so với tín hiệu tiềm năng từ vật chất tối.

Để đảm bảo các chuyến bay kéo dài, cả hai sứ mệnh đều sử dụng loại khinh khí cầu không cần dây neo. Loại bóng bay này duy trì trạng thái cân bằng với khí quyển xung quanh, tự động xả khí khi chúng bay lên cao hơn. Cấu trúc này, kết hợp với các mô hình tuần hoàn cực và ánh sáng mặt trời liên tục trong suốt mùa hè Nam Cực, biến các nền tảng này thành những phương tiện đáng tin cậy cho các nhiệm vụ kéo dài. Trung tâm Chuyến bay Không gian Wallops của NASA chịu trách nhiệm quản lý chương trình bóng bay khoa học, trong khi công ty Peraton đảm nhận việc lập kế hoạch và điều hành các hoạt động thực địa. Công ty Aerostar chịu trách nhiệm sản xuất các khinh khí cầu cho những sứ mệnh này.

Trước chiến dịch hiện tại, GAPS đã hoàn thành các thử nghiệm mặt đất tại máy gia tốc KEK vào các năm 2004 và 2005, cùng với một chuyến bay thử nghiệm nguyên mẫu (pGAPS) vào tháng 6 năm 2012. Sự thành công của chiến dịch sắp tới phụ thuộc rất lớn vào sự hợp tác chặt chẽ với NSF, chính phủ New Zealand và Không quân Hoa Kỳ. Chiến dịch này cũng bao gồm các lần phóng nhằm kiểm tra công nghệ, chẳng hạn như chuyến bay thử nghiệm Salter Test Flight Universal. Những sứ mệnh này hứa hẹn sẽ thu thập được những dữ liệu cực kỳ quan trọng, có khả năng thay đổi sâu sắc sự hiểu biết của chúng ta về cấu trúc Vũ trụ.