SuperBIT: 'n Laekoste-teleskoop

SuperBIT: 'n Laekoste-teleskoop om Hubble mee te ding - gedra deur 'n ballon so groot soos 'n sokkerstadion

Die Universiteite van Durham, Toronto en Princeton het met NASA en die Kanadese Ruimte-agentskap saamgespan om 'n nuwe soort astronomiese teleskoop te bou. SuperBIT vlieg bo 99.5% van die aarde se atmosfeer, gedra deur 'n heliumballon so groot soos 'n sokkerstadion. Die teleskoop sal volgende April sy operasionele debuut maak en wanneer dit ontplooi word, sal dit hoë-resolusiebeelde kry wat ooreenstem met dié van die Hubble-ruimteteleskoop. Mohamed Shaaban, 'n PhD-student aan die Universiteit van Toronto, sal SuperBIT môre (Woensdag, 21 Julie 2021) by die aanlyn RAS Nasionale Sterrekundevergadering (NAM 2021) in sy praatjie beskryf.

Lig van 'n verre sterrestelsel kan vir biljoene jare reis om ons teleskope te bereik. In die laaste breukdeel van 'n sekonde moet die lig deur die Aarde se kolkende, onstuimige atmosfeer beweeg. Ons siening van die heelal word vaag. Sterrewagte op die grond word op hoë hoogte terreine gebou om sommige hiervan te oorkom, maar tot nou toe ontkom net die plasing van 'n teleskoop in die ruimte die effek van die atmosfeer.

Die Superpressure Balloon-gedraagde Imaging Telescope (of SuperBIT) het 'n 0.5 meter deursnee spieël en word na 40 km hoogte gedra deur 'n heliumballon met 'n volume van 532,000 XNUMX kubieke meter, omtrent so groot soos 'n sokkerstadion.

SuperBIT se finale voorbereidings vir bekendstelling vanaf Timmins Stratosferiese Ballonbasis Kanada, in September 2019. Krediet: Steven Benton, Princeton Universiteit

Sy laaste toetsvlug in 2019 het buitengewone wysstabiliteit getoon, met variasie van minder as een ses-en-dertigduisendste van 'n graad vir meer as 'n uur. Dit behoort 'n teleskoop in staat te stel om beelde so skerp soos dié van die Hubble-ruimteteleskoop te verkry.

Niemand het dit voorheen gedoen nie, nie net omdat dit uiters moeilik is nie, maar ook omdat ballonne net 'n paar nagte omhoog kon bly: te kort vir 'n ambisieuse eksperiment. NASA het egter onlangs 'onderdruk'-ballonne ontwikkel wat vir maande helium kan bevat. SuperBIT is geskeduleer om op die volgende langdurige ballon, vanaf Wanaka, Nieu-Seeland, in April te lanseer. Gedra deur seisoenale stabiele winde, sal dit verskeie kere die Aarde omseil – die hele nag afbeeld en dan sonpanele gebruik om sy batterye gedurende die dag te herlaai.

Met 'n begroting vir konstruksie en bedryf vir die eerste teleskoop van US$5 miljoen (£3.62 miljoen), het SuperBIT byna 1000 keer minder gekos as 'n soortgelyke satelliet. Nie net is ballonne goedkoper as vuurpylbrandstof nie, maar die vermoë om die loonvrag na die aarde terug te keer en dit weer te laat begin, beteken dat die ontwerp daarvan aangepas en verbeter is oor verskeie toetsvlugte. Satelliete moet die eerste keer werk, so tipies het (fenomenaal duur) oortolligheid, en dekade-oue tegnologie wat ruimte-gekwalifiseer moes word deur die vorige missie. Moderne digitale kameras verbeter elke jaar – so die ontwikkelingspan het 'n paar weke voor die bekendstelling die nuutste kamera vir SuperBIT se jongste toetsvlug gekoop. Hierdie ruimteteleskoop sal steeds opgradeerbaar wees, of nuwe instrumente op elke toekomstige vlug hê.

Die SuperBIT-ballon in vlug, bo NASA se Columbia Scientific Balloon Facility, Texas, in Junie 2016. Krediet: Richard Massey / Durham Universiteit

Op langer termyn sal die Hubble-ruimteteleskoop nie weer herstel word wanneer dit onvermydelik misluk nie. Vir 20 jaar daarna sal ESA/NASA-sendings beeldvorming slegs by infrarooi golflengtes moontlik maak (soos die James Webb-ruimteteleskoop wat hierdie herfs gelanseer word), of 'n enkele optiese band (soos die Euclid-sterrewag wat volgende jaar gelanseer word).

Teen daardie tyd sal SuperBIT die enigste fasiliteit in die wêreld wees wat in staat is tot hoë-resolusie veelkleurige optiese en ultraviolet waarnemings. Die span het reeds finansiering om 'n opgradering van SuperBIT se 0.5 meter diafragma-teleskoop na 1.5 meter te ontwerp (die maksimum drakrag van die ballon is 'n teleskoop met 'n spieël van ongeveer 2 meter deursnee). Om ligversamelingskrag tienvoudig te verhoog, gekombineer met sy wyerhoeklens en meer megapixels, sal hierdie groter instrument selfs beter as Hubble maak. Die goedkoop koste maak dit selfs moontlik om 'n vloot ruimteteleskope te hê wat tyd aan sterrekundiges regoor die wêreld bied.

"Nuwe ballontegnologie maak die besoek aan ruimte goedkoop, maklik en omgewingsvriendelik," het Shaaban gesê. "SuperBIT kan voortdurend herkonfigureer en opgegradeer word, maar sy eerste missie sal die grootste deeltjieversnellers in die heelal dophou: botsings tussen sterrestelselswerms."

Die wetenskaplike doelwit vir die 2022-vlug is om die eienskappe van donker materiedeeltjies te meet. Alhoewel donker materie onsigbaar is, karteer sterrekundiges die manier waarop dit ligstrale buig, 'n tegniek wat bekend staan ​​as gravitasielens. SuperBIT sal toets of donker materie vertraag tydens botsings. Geen deeltjiebotsers op Aarde kan donker materie versnel nie, maar dit is 'n sleutelkenmerk wat voorspel word deur teorieë wat onlangse waarnemings van muone wat vreemd optree, kan verduidelik.

"Grotbewoners kan klippe saam slaan, om te sien waarvan hulle gemaak is," het prof. Richard Massey van Durham Universiteit bygevoeg. “SuperBIT is op soek na die knars van donker materie. Dit is dieselfde eksperiment, jy het net ’n ruimteteleskoop nodig om dit te sien.”

Vergadering: Royal Astronomical Society National Astronomy Meeting