Охота за космическими призраками: миссия PUEO завершила полет над Антарктидой
После многолетних разработок и сложнейших инженерных испытаний уникальный прибор, созданный учеными Чикагского университета, наконец отправился в стратосферу. Исследователи затаив дыхание наблюдали, как высокотехнологичный аппарат скрылся в пронзительной синеве антарктического неба, закрепленный на гигантском воздушном шаре НАСА.
Старт состоялся 20 декабря. В течение 23 дней прибор PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations) дрейфовал в верхних слоях атмосферы на высоте 36 000 метров. Его задачей было непрерывное сканирование ледяного континента в надежде зафиксировать следы нейтрино — неуловимых элементарных частиц, прибывающих к нам из самых дальних уголков Вселенной.
Миссия успешно завершилась 12 января. Аппарат приземлился в нескольких сотнях километров от Южного полюса. Хотя часть информации передавалась по радиоканалам непосредственно во время полета, основной массив данных хранится в «черном ящике». Группа эвакуации уже извлекла накопители, и вскоре они будут доставлены в Чикаго для детального анализа.
«PUEO открывает нам окно в мир частиц с колоссальной энергией. Даже если мы не обнаружим их сразу, собранные данные прольют свет на процессы, происходящие в самых экстремальных точках космоса», — отмечает Эбигейл Вирегг, профессор астрофизики и руководитель миссии. Проект стал первопроходцем в рамках новой программы НАСА «Пионеры астрофизики».
Ледяной щит как гигантский детектор
Нейтрино пронизывают Землю ежесекундно, практически не взаимодействуя с материей. Однако ученых интересует особая категория этих частиц — нейтрино сверхвысоких энергий. Их мощность значительно превосходит возможности Большого адронного коллайдера. Источниками таких «космических путешественников» могут быть окрестности черных дыр или катастрофические столкновения нейтронных звезд.
Чтобы поймать столь редкие сигналы, потребовался нестандартный подход. Физики использовали свойство антарктического льда отлично проводить радиоволны. Когда нейтрино на огромной скорости врезается в атом внутри ледяного панциря, возникает слабый радиоимпульс. PUEO, парящий высоко в стратосфере, способен улавливать эти всплески.
«Фактически мы превратили весь антарктический континент в один огромный научный прибор», — поясняет Космин Диакону, разработчик программного обеспечения миссии. PUEO стал преемником эксперимента ANITA, превзойдя его по чувствительности благодаря инновационной электронике и системе объединения сигналов от 96 антенн в режиме реального времени.
Путь к стартовой площадке: через тернии к полюсу
Создание аппарата объединило лаборатории из США, Европы и Азии. Сборка велась в Чикаго, после чего прибор отправился на испытания в Техас. Там инженеры проверяли живучесть электроники в вакууме. Отсутствие воздуха создает серьезную проблему: обычные вентиляторы не работают, и риск перегрева компонентов становится критическим.
После тестов PUEO проделал долгий путь: через Калифорнию и Новую Зеландию на станцию Мак-Мердо. В условиях полярного дня команда ученых работала на износ, готовя аппарат к короткому «окну» благоприятной погоды.
Запуск стратостата — это всегда риск. Конструкция длиной 210 метров крайне чувствительна к малейшим колебаниям ветра. Однако метеоусловия 20 декабря оказались идеальными. Огромный тягач, прозванный «Боссом», вывез аппарат на позицию, и в 6 утра шар увлек детектор ввысь. На расчетной высоте PUEO развернул солнечные панели и дополнительные антенны, начав свою научную вахту.
23 дня в ближнем космосе
Полет не был спокойным. Ученые круглосуточно дежурили, отслеживая состояние систем. Выяснилось, что из-за медленного вращения одна сторона аппарата нагревалась солнцем сильнее другой. Команде приходилось ювелирно настраивать работу прибора, чтобы избежать критического перегрева.
Когда запасы энергии и траектория полета подошли к расчетным значениям, НАСА подало команду на отстыковку. Парашют мягко опустил бесценный груз на лед.
Сейчас специалисты готовятся к обработке 60 терабайт данных. Это колоссальный объем информации, на расшифровку которого уйдет не менее года. Но исследователи полны оптимизма: каждая запись в «черном ящике» может оказаться тем самым посланием из далекой галактики, которое перевернет наши представления о физике Вселенной.
«Теперь, когда прибор на земле, мы наконец-то можем позволить себе немного поспать», — с улыбкой заключает Диакону.
