صورة مركبة SuperBIT بصرية وفوق بنفسجية لـ "أعمدة الخلق" ، جذوع الغاز والغبار في سديم النسر ، على بعد 7,000 سنة ضوئية في اتجاه كوكبة السربنز. الائتمان: فريق SuperBIT ، من Romualdez et al. (2018) SPIE 10702
SuperBIT: منظار منخفض التكلفة لمنافسة هابل - يحمله بالون بحجم ملعب كرة القدم
تعاونت جامعات دورهام وتورنتو وبرينستون مع وكالة ناسا ووكالة الفضاء الكندية لبناء نوع جديد من التلسكوبات الفلكية. يطير SuperBIT فوق 99.5٪ من الغلاف الجوي للأرض ، ويحمله بالون هيليوم بحجم ملعب كرة القدم. سيبدأ التلسكوب في العمل لأول مرة في أبريل المقبل ، وعندما يتم نشره ، يجب الحصول على صور عالية الدقة تنافس تلك الموجودة في تلسكوب هابل الفضائي. سيصف محمد شعبان ، طالب الدكتوراه في جامعة تورنتو ، SuperBIT في حديثه غدًا (الأربعاء 21 يوليو 2021) في اجتماع RAS الوطني لعلم الفلك عبر الإنترنت (NAM 2021).
يمكن للضوء من مجرة بعيدة أن يسافر لمليارات السنين للوصول إلى تلسكوباتنا. في الجزء الأخير من الثانية ، يجب أن يمر الضوء عبر الغلاف الجوي المضطرب الملتف للأرض. رؤيتنا للكون تصبح غير واضحة. تم بناء المراصد على الأرض على ارتفاعات عالية للتغلب على بعض من هذا ، ولكن حتى الآن فقط وضع تلسكوب في الفضاء يفلت من تأثير الغلاف الجوي.
يمتلك تلسكوب التصوير المحمول بالضغط الفائق (أو SuperBIT) مرآة قطرها 0.5 متر ويتم حملها إلى ارتفاع 40 كم بواسطة بالون هيليوم بحجم 532,000 متر مكعب ، أي بحجم ملعب كرة قدم.
استعدادات SuperBIT النهائية للإطلاق من قاعدة Timmins Stratospheric Balloon Base بكندا ، في سبتمبر 2019. Credit: Steven Benton ، جامعة برينستون
أظهرت رحلتها التجريبية الأخيرة في عام 2019 ثباتًا استثنائيًا في التأشير ، مع تباين أقل من واحد وستة وثلاثين ألفًا من الدرجة لأكثر من ساعة. يجب أن يمكّن هذا التلسكوب من الحصول على صور حادة مثل تلك من تلسكوب هابل الفضائي.
لم يقم أحد بهذا من قبل ، ليس فقط لأنه صعب للغاية ، ولكن أيضًا لأن البالونات يمكن أن تبقى عالياً لبضع ليالٍ فقط: قصيرة جدًا لتجربة طموحة. ومع ذلك ، طورت وكالة ناسا مؤخرًا بالونات "الضغط الفائق" القادرة على احتواء الهيليوم لأشهر. من المقرر إطلاق SuperBIT على البالون طويل الأمد التالي ، من واناكا ، نيوزيلندا ، في أبريل. ستحمله الرياح الموسمية المستقرة حول الأرض عدة مرات - لتصوير السماء طوال الليل ، ثم باستخدام الألواح الشمسية لإعادة شحن بطارياتها خلال النهار.
بميزانية لبناء وتشغيل أول تلسكوب بقيمة 5 ملايين دولار أمريكي (3.62 مليون جنيه إسترليني) ، تكلف SuperBIT حوالي 1000 مرة أقل من قمر صناعي مماثل. لا تعتبر البالونات أرخص من وقود الصواريخ فحسب ، بل إن القدرة على إعادة الحمولة إلى الأرض وإعادة تشغيلها تعني أن تصميمها قد تم تعديله وتحسينه خلال العديد من الرحلات التجريبية. يجب أن تعمل الأقمار الصناعية للمرة الأولى ، لذلك عادةً ما يكون لديها فائض (باهظ التكلفة) ، وتكنولوجيا عمرها عقد من الزمن يجب أن تكون مؤهلة للفضاء بواسطة المهمة السابقة. تتحسن الكاميرات الرقمية الحديثة كل عام - لذلك اشترى فريق التطوير الكاميرا المتطورة لأحدث رحلة تجريبية لـ SuperBIT قبل أسابيع قليلة من الإطلاق. سيستمر هذا التلسكوب الفضائي في التحديث ، أو سيحتوي على أدوات جديدة في كل رحلة مستقبلية.
بالون SuperBIT أثناء الطيران ، فوق مرفق بالون كولومبيا العلمي التابع لوكالة ناسا ، تكساس ، في يونيو 2016. Credit: Richard Massey / Durham University
على المدى الطويل ، لن يتم إصلاح تلسكوب هابل الفضائي مرة أخرى عندما يفشل حتماً. لمدة 20 عامًا بعد ذلك ، ستتيح بعثات وكالة الفضاء الأوروبية / ناسا التصوير بالأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء فقط (مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي المقرر إطلاقه هذا الخريف) ، أو نطاق بصري واحد (مثل مرصد إقليدس المقرر إطلاقه العام المقبل).
بحلول ذلك الوقت ، ستكون SuperBIT هي المنشأة الوحيدة في العالم القادرة على إجراء عمليات رصد ضوئية وفوق بنفسجية متعددة الألوان عالية الدقة. يمتلك الفريق بالفعل تمويلًا لتصميم ترقية من تلسكوب SuperBIT ذي الفتحة 0.5 متر إلى 1.5 متر (أقصى سعة حمل للبالون هي تلسكوب بمرآة يبلغ قطرها مترين تقريبًا). إن تعزيز قوة تجميع الضوء بمقدار عشرة أضعاف ، جنبًا إلى جنب مع عدسة بزاوية أوسع وميجا بكسل أكثر ، سيجعل هذه الأداة الأكبر أفضل من هابل. حتى أن التكلفة الرخيصة تجعل من الممكن امتلاك أسطول من التلسكوبات الفضائية التي توفر الوقت لعلماء الفلك في جميع أنحاء العالم.
قال شعبان: "تقنية البالون الجديدة تجعل زيارة الأماكن رخيصة وسهلة وصديقة للبيئة". "يمكن إعادة تشكيل SuperBIT وتحديثه باستمرار ، ولكن مهمته الأولى ستراقب أكبر مسرعات الجسيمات في الكون: الاصطدامات بين مجموعات المجرات."
الهدف العلمي لرحلة 2022 هو قياس خصائص جسيمات المادة المظلمة. على الرغم من أن المادة المظلمة غير مرئية ، إلا أن علماء الفلك يرسمون الطريقة التي تنحني بها أشعة الضوء ، وهي تقنية تُعرف باسم عدسة الجاذبية. ستختبر SuperBIT ما إذا كانت المادة المظلمة تتباطأ أثناء الاصطدام. لا يمكن لمصادمات الجسيمات على الأرض تسريع المادة المظلمة ، ولكن هذا توقيع رئيسي تنبأت به النظريات التي قد تفسر الملاحظات الأخيرة لسلوك الميونات الغريب.
أضاف البروفيسور ريتشارد ماسي من جامعة دورهام: "يمكن لرجال الكهوف أن يكسروا الصخور معًا ، ليروا مما تتكون منها". "SuperBIT تبحث عن أزمة المادة المظلمة. إنها نفس التجربة ، كل ما تحتاجه هو تلسكوب فضائي لرؤيتها ".
الاجتماع: الاجتماع الوطني لعلم الفلك التابع للجمعية الفلكية الملكية
