SuperBIT: Nízkonákladový dalekohled

SuperBIT: Nízkonákladový dalekohled, který konkuruje Hubbleovi – nese ho balón o velikosti fotbalového stadionu

Univerzity v Durhamu, Torontu a Princetonu se spojily s NASA a Kanadskou vesmírnou agenturou, aby postavily nový druh astronomického dalekohledu. SuperBIT letí nad 99.5 % zemské atmosféry, nese ho heliový balón o velikosti fotbalového stadionu. Teleskop bude mít svůj operační debut příští rok v dubnu a po nasazení by měl získat snímky s vysokým rozlišením, které budou konkurovat snímkům Hubbleova vesmírného dalekohledu. Mohamed Shaaban, doktorand na University of Toronto, popíše SuperBIT ve své přednášce zítra (ve středu 21. července 2021) na online RAS National Astronomy Meeting (NAM 2021).

Světlo ze vzdálené galaxie může k našim dalekohledům cestovat miliardy let. V posledním zlomku sekundy musí světlo projít vířící, turbulentní atmosférou Země. Náš pohled na vesmír je rozmazaný. Pozemní observatoře jsou stavěny ve vysokých nadmořských výškách, aby některé z toho překonaly, ale až dosud jen umístění dalekohledu do vesmíru uniká vlivu atmosféry.

Superpressure Balloon-borne Imaging Telescope (nebo SuperBIT) má zrcadlo o průměru 0.5 metru a je vynášen do výšky 40 km heliovým balónem o objemu 532,000 XNUMX metrů krychlových, což je zhruba velikost fotbalového stadionu.

Poslední přípravy SuperBIT na start z Timmins Stratospheric Balloon Base v Kanadě v září 2019. Kredit: Steven Benton, Princeton University

Jeho poslední zkušební let v roce 2019 prokázal mimořádnou stabilitu nasměrování s odchylkou menší než jedna třicet šest tisícin stupně po dobu delší než hodinu. To by mělo umožnit dalekohledu získat snímky stejně ostré jako snímky z Hubbleova vesmírného dalekohledu.

Nikdo to dosud neudělal, nejen proto, že je to nesmírně obtížné, ale také proto, že balóny mohly zůstat ve vzduchu jen několik nocí: příliš krátké na ambiciózní experiment. NASA však nedávno vyvinula „supertlakové“ balóny schopné pojmout helium po celé měsíce. SuperBIT má odstartovat na dalším dlouhém balónu z Wanaky na Novém Zélandu v dubnu. Unášen sezónně stabilními větry, několikrát obejde Zemi – celou noc bude snímat oblohu a během dne pak pomocí solárních panelů dobít baterie.

S rozpočtem na stavbu a provoz prvního dalekohledu ve výši 5 milionů USD (3.62 milionu GBP) stál SuperBIT téměř 1000krát méně než podobný satelit. Nejen, že jsou balony levnější než raketové palivo, ale schopnost vrátit náklad na Zemi a znovu jej spustit znamená, že jeho design byl během několika testovacích letů vylepšen a vylepšen. Satelity musí fungovat napoprvé, takže obvykle mají (fenomenálně drahou) redundanci a desetiletí starou technologii, která musela být při předchozí misi kvalifikována pro vesmír. Moderní digitální fotoaparáty se každým rokem zlepšují – a tak vývojový tým koupil špičkový fotoaparát pro poslední testovací let SuperBIT několik týdnů před uvedením na trh. Tento vesmírný dalekohled bude i nadále upgradovatelný nebo bude mít nové přístroje při každém budoucím letu.

Balón SuperBIT v letu nad Columbia Scientific Balloon Facility, Texas, v červnu 2016. Uznání: Richard Massey / Durham University

Z dlouhodobého hlediska nebude Hubbleův vesmírný dalekohled znovu opravován, když nevyhnutelně selže. Po dobu 20 let budou mise ESA/NASA umožňovat zobrazování pouze na infračervených vlnových délkách (jako vesmírný teleskop Jamese Webba, který má vypustit letos na podzim), nebo v jediném optickém pásmu (jako observatoř Euclid, která má vypustit příští rok).

Do té doby bude SuperBIT jediným zařízením na světě schopným vícebarevného optického a ultrafialového pozorování s vysokým rozlišením. Tým již má finanční prostředky na navržení upgradu z 0.5metrového dalekohledu SuperBIT s aperturou na 1.5 metru (maximální nosnost balónu je dalekohled se zrcadlem o průměru asi 2 metry). Desetinásobné zvýšení výkonu shromažďování světla v kombinaci s jeho širším úhlem objektivu a více megapixelů učiní tento větší přístroj ještě lepším než Hubble. Nízká cena dokonce umožňuje mít flotilu vesmírných teleskopů, které nabízejí čas astronomům po celém světě.

"Nová balónová technologie činí návštěvu vesmíru levnou, snadnou a šetrnou k životnímu prostředí," řekl Shaaban. "SuperBIT může být neustále přestavován a upgradován, ale jeho první mise bude sledovat největší urychlovače částic ve vesmíru: srážky mezi kupami galaxií."

Vědeckým cílem pro let v roce 2022 je změřit vlastnosti částic temné hmoty. Přestože je temná hmota neviditelná, astronomové mapují způsob, jakým ohýbá paprsky světla, což je technika známá jako gravitační čočka. SuperBIT bude testovat, zda se temná hmota při kolizích zpomaluje. Žádné srážeče částic na Zemi nemohou urychlit temnou hmotu, ale toto je klíčový podpis předpovídaný teorií, který by mohl vysvětlit nedávná pozorování podivně se chovající miony.

„Jeskynní lidé by spolu mohli rozbíjet kameny, aby viděli, z čeho jsou vyrobeny,“ dodal profesor Richard Massey z Durhamské univerzity. "SuperBIT hledá křupání temné hmoty." Je to stejný experiment, jen potřebujete vesmírný dalekohled, abyste to viděli.“

Setkání: Royal Astronomical Society National Astronomy Meeting