Innowacje oparte na balonach otwierają okno na Wszechświat
Koncepcja teleskopów wynoszonych przez balony stratosferyczne jest stosunkowo prosta. Wystarczy przymocować teleskop do dużego balonu helowego, który wyniesie go na wysokość wynoszącą około 30-40 kilometrów nad poziomem morza, gdzie będzie w stanie prowadzić swoje obserwacje. „Koncepcja ta zakłada wykorzystanie balonów o średnicy wynoszącej od 70 do 100 metrów”, mówi Philipp Maier, badacz zatrudniony w Instytucie Systemów Kosmicznych na Uniwersytecie w Stuttgarcie, koordynator projektu ESBO DS. „Tego rodzaju balony są w stanie wynieść do stratosfery nawet 3,6 tony ładunku”. Główną zaletą związaną z ich stosowaniem jest to, że pozwalają one astronomom wznieść się ponad atmosferę i ominąć dzięki temu związane z nią ograniczenia. „Nasza atmosfera przesłania znaczną część widma fal elektromagnetycznych”, wyjaśnia Maier. „Tylko niewielka część tego widma – światło widzialne i niektóre fale radiowe – są w stanie przedostać się na naszą stronę”. Satelity oparte na balonach stratosferycznych są ponadto znacznie tańsze niż wysyłanie teleskopu w kosmos. Maier dodaje, że prace nad teleskopami kosmicznymi muszą rozpocząć się około 15 lat przed startem i wyniesieniem na orbitę, w rezultacie technologia może być przestarzała już z chwilą uruchomienia. „Balony opadają z kolei około raz na miesiąc, co pozwala na dokonywanie napraw oraz instalowanie nowych instrumentów badawczych”, dodaje badacz.
Efektywne teleskopy
Dotychczas potencjał tej technologii nie został jednak nigdy w pełni wykorzystany. Teleskopy wynoszone przez balony stratosferyczne były zazwyczaj budowane z myślą o jednorazowych eksperymentach. Maier uważa to za marnotrawstwo. „Chcieliśmy sprawdzić, czy istnieje tańszy sposób eksploatacji takich teleskopów oraz udostępniania zgromadzonych danych całej społeczności naukowej skupionej wokół dziedziny astronomii”, wyjaśnia. „Po zaprezentowaniu teoretycznej wykonalności takiego rozwiązania, kolejnym etapem było zbudowanie prototypu, co stanowiło punkt wyjścia dla projektu ESBO DS”. Zespół projektowy pracował nad stworzeniem niewielkiego prototypu o masie całkowitej wynoszącej około jednej tony, połączonego z gondolą balonu opracowaną z myślą o montażu teleskopu i jego sterowaniu. „Kluczowym celem było zapewnienie modułowości całego systemu”, zauważa Maier. „To oznacza, że nasz prototyp pozwala na wykorzystywanie różnorodnych instrumentów i urządzeń, w tym teleskopów pracujących w paśmie podczerwonym”. Zespół projektowy zbadał również możliwość zastosowania sterowalnych spadochronów szybujących zamiast klasycznych spadochronów, aby zapewnić bezpieczeństwo ładunku i gondoli w czasie sprowadzania teleskopu na Ziemię.
Astronomia nowej generacji
Kolejnym krokiem w rozwoju tej technologii jest przeprowadzenie testów pilotażowych. „Najlepsze w tej sytuacji jest to, że mamy prototyp, który jest niemal gotowy do lotu, w hangarze”, zauważa Maier. „Naszym celem jest przeprowadzenie demonstracji lądowania ze sterowalnym spadochronem w przyszłym roku, a następnie wykonanie pierwszego dłuższego lotu naukowego do jesieni 2023 roku”. Maier jest przekonany, że po sfinalizowaniu prac, opracowany przez zespół prototyp będzie stanowił nowe i przełomowe obserwatorium dla europejskich astronomów. „Możemy wykorzystać go na przykład po to, by dowiedzieć się więcej na temat białych karłów”, zauważa Maier. „To niewielkie, gorące gwiazdy na ostatnim etapie ich cyklu życia, a zarazem źródło ciekawych zjawisk, zwłaszcza gdy występują w układach podwójnych, na przykład jako dwa białe karły orbitujące wokół siebie. Choć spodziewamy się, że istnieje wiele takich układów, dotychczas odkryliśmy tylko kilka”. Wybiegając w przyszłość, Maier przewiduje, że system opracowany przez zespół system może pozwolić na wyniesienie do stratosfery teleskopu następnej generacji, pracującego w widmie dalekiej podczerwieni. „To pozwoli nam na lepsze zrozumienie procesu powstawania gwiazd i planet, a także na badanie ewolucji chemicznej we Wszechświecie”, dodaje. „Dzięki temu być może znajdziemy wskazówki dotyczące tego, co doprowadziło do powstania wody w układach planetarnych”
Słowa kluczowe
ESBO DS, astronomowie, teleskop, Wszechświat, podczerwień, gwiezdne, satelity, Ziemia, teleskopy
