في عام 2012 ، أخذ المرصد الذي يحمله البالون والمعروف باسم مسجل عنصر المجرة الفائقة عبر الحديد (SuperTIGER) إلى السماء لإجراء ملاحظات على ارتفاعات عالية للأشعة المجرية (GCRs). استمرارًا لتقليد سلفه (TIGER) ، سجل SuperTiger رقمًا قياسيًا جديدًا بعد إكمال رحلة لمدة 55 يومًا فوق القارة القطبية الجنوبية - والتي حدثت بين ديسمبر 2012 ويناير 2013.
في 16 ديسمبر 2019 ، بعد محاولات إطلاق متعددة ، أخذ المرصد الهواء مرة أخرى ومر فوق القارة القطبية الجنوبية مرتين في غضون ثلاثة أسابيع ونصف فقط. مثل سابقتها ، SuperTIGER هو جهد تعاوني مصمم لدراسة الأشعة الكونية - البروتونات عالية الطاقة والنوى الذرية - التي تنشأ خارج نظامنا الشمسي وتنتقل عبر الفضاء على مقربة من سرعة الضوء.
برنامج SuperTIGER هو جهد تعاوني بين جامعة واشنطن في سانت لويس ، وجامعة مينيسوتا ، ومركز جودارد لرحلات الفضاء (GSFC) التابع لناسا ومختبر الدفع النفاث في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك). تم تصميم هذه الأداة المولودة بالبالون لدراسة النوع النادر من الأشعة الكونية التي تتكون من النوى الذرية للعناصر الثقيلة.
الهدف النهائي هو معرفة أين وكيف يمكن لهذه الأشعة أن تحقق سرعات خجولة من سرعة الضوء ، وكذلك اختبار النموذج الناشئ حيث يعتقد أن الأشعة الكونية تنشأ في مجموعات فضفاضة تحتوي على نجوم شابة ضخمة. كما أوضح بريان راوخ - الأستاذ المساعد في جامعة واشنطن والمحقق الرئيسي لـ SuperTIGER - أن مفتاح النجاح هو الوقت:
"تزداد أهمية ملاحظتنا مع عدد الأحداث التي نلاحظها بشكل أساسي مع مرور الوقت ، لذلك نريد ببساطة رحلة طويلة قدر الإمكان لزيادة إحصائيات البيانات التي تم جمعها. يمثل يوم البيانات زيادة صغيرة في التقدم ، وعلينا فقط أن نضع رؤوسنا في الأسفل ونستمر في الطحن. "
لتلخيص ذلك ، فإن الأشعة الكونية هي جسيمات نشطة تنشأ من شمسنا ، ومن النجوم الأخرى في المجرة ، ومن المجرات الأخرى تمامًا. النوع الأكثر شيوعًا ، والذي يشكل ما يقرب من 90٪ من جميع الأشعة التي اكتشفها العلماء ، يتكون من بروتونات أو نوى هيدروجين بينما تحتل نوى الهليوم والإلكترونات المرتبة الثانية والثالثة البعيدة (تمثل 8٪ و 1٪ على التوالي).
تتكون النسبة المتبقية 1٪ من نوى عناصر أثقل مثل الحديد ، والتي تنخفض في القواسم المشتركة اعتمادًا على مدى ارتفاع كتلتها. مع SuperTIGER ، يبحث فريق البحث عن أندر أنواع الأنواع ، وهي نوى الأشعة الكونية "الثقيلة جدًا" الأثقل من الحديد - من الكوبالت إلى الباريوم. تتشكل هذه العناصر في نوى النجوم الضخمة ، والتي تنتشر بعد ذلك في الفضاء عندما تتحول النجوم إلى مستعر أعظم.
تؤدي الانفجارات أيضًا إلى انفجار قصير ولكن مكثف من النيوترونات التي يمكن أن تندمج مع نوى الحديد ، وتتحلل إلى بروتونات ، وتخلق عناصر أثقل. كما أن موجة الصدمة الناتجة عن الانفجار تدخل في هذه الجسيمات وتسريعها حتى تصبح أشعة كونية عالية الطاقة سريعة الحركة. كما أوضح جون ميتشل ، الباحث الرئيسي للبعثة في مركز غودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا:
"يتم إنتاج العناصر الثقيلة ، مثل الذهب في مجوهراتك ، من خلال عمليات خاصة في النجوم ، ويهدف SuperTIGER إلى مساعدتنا على فهم كيف وأين يحدث ذلك. نحن جميعاً ستاردست ، لكن معرفة مكان وكيفية صنع هذه النجومية يساعدنا على فهم مجرتنا ومكاننا فيها بشكل أفضل. "
عندما تضرب هذه الأشعة الغلاف الجوي للأرض ، تنفجر وتنتج زخات من الجسيمات الثانوية ، يصل بعضها إلى الكواشف على الأرض. لسنوات عديدة ، استخدم العلماء هذه الاكتشافات لاستنتاج خصائص الأشعة الكونية الأصلية. كما أنها تنتج تأثيرات خلفية متداخلة ، وهذا هو السبب في أن الأدوات المحمولة جواً أكثر فعالية في دراستها.
من خلال التحليق على ارتفاع 40،000 متر (130،000 قدم) فوق مستوى سطح البحر ، يمكن لـ SuperTIGER والبالونات العلمية المماثلة أن تطفو فوق 99.5٪ من الغلاف الجوي. بعد تأخيرات متعددة متعلقة بالطقس ، بدأت رحلة SuperTIGER-2 في 16 ديسمبر 2019 في الساعات الأولى من الصباح ، متبوعة بالبالون ليكمل أول ثورة كاملة له في القارة القطبية الجنوبية بحلول 31 ديسمبر.
بالإضافة إلى ذلك ، كان على فريق البعثة التعامل مع بعض الأخطاء الفنية ، والتي تضمنت مشاكل في إمدادات الطاقة وفشل الكمبيوتر الذي أزال واحدة من وحدات الكشف في وقت مبكر من الرحلة. على الرغم من ذلك ، حصل الفريق على بالون محمول جواً في ما أطلق عليه مكتب برنامج البالون التابع لناسا "إطلاق صورة مثالية". كما ذكر Rauch في بيان صحفي للجامعة قبل الإطلاق:
"بعد ثلاثة مواسم من المنطقة القطبية الجنوبية - مع 19 محاولة إطلاق ، واثنين من عمليات الإطلاق واستعادة واحدة للحمولة من حقل صدع - من الرائع أن يصل SuperTIGER-2 أخيرًا إلى ارتفاع عائم ويبدأ في جمع البيانات العلمية. الموسم الثالث هو السحر! "
كما لوحظ ، فإن رحلة SuperTIGER-1 (2012-2013) حطمت الأرقام القياسية للبالون من خلال البقاء طافيا لمدة 55 يومًا. لن تحاول هذه المهمة تحدي هذا السجل وبسبب المشكلات الفنية التي مر بها الفريق ، فإنهم يتوقعون أن يقوم SuperTIGER-2 بجمع حوالي 40 ٪ من الإحصائيات التي تم تحقيقها مع الرحلة الأولى.
مع اكتمال ثورته الثانية حول القارة الآن ، ينتظر الفريق الآن الطقس لتحديد موعد انتهاء المهمة. "الطريقة التي تدور بها رياح الستراتوسفير هذا الموسم ، سيتم إنهاء رحلتنا عندما يأتي البالون فوق موقع مناسب قال راوخ في نهاية ثورتنا الثانية حول القارة ".
كما هو الحال مع جميع الألغاز الكونية ، فإن المفتاح الحقيقي لحلها هو الصبر القديم الجيد!
