 |  | |||
| Когда во Вселенной стали формироваться первые звезды и галактики? Насколько ярко они сжигали свое ядерное топливо? | ||||
Ученые надеются получить ответы на эти вопросы, возлагая большие надежды на запуск космического экспериментального комплекса для изучения инфракрасного фонового излучения (Cosmic Infrared Background ExpeRIment (CIBER)), установленного на суборбитальной геофизической ракете Black Brant XII («Black Brant» – «Черная казарка»). Время запуска – между 11 и 11:59 пополудни восточного летнего поясного времени, 4 июня. Запуск будет произведен из Центра космических полетов на острове Уоллопса, штат Вирджиния.
На фото: Численное моделирование плотности материи в период, когда возраст Вселенной составлял один миллиард лет. Формирование галактик связано с гравитационными колодцами, которые образует темная материя, где происходит накопление газообразного водорода и загораются первые звезды. Экспериментальный комплекс «CIBER» исследует интегральную яркость неба, пытаясь определить компоненты первых звезд и галактик с помощью спектральных характеристик и отыскивая характерный пространственный рисунок, создаваемый крупномасштабными структурами темной материи, который виден на данном снимке. Фото из личного архива Джеймса (Джейми) Бока (Jamie Bock)/Caltech-Калифорнийский технологический институт.
Джеймс Бок, научный руководитель программы «CIBER» из Калифорнийского технологического института, рассказывает: «Первые массивные звезды, сформировавшиеся во Вселенной, излучали мощное ультрафиолетовое излучение, которое, воздействуя на нейтральный газообразный водород, приводило к его ионизации. Экспериментальный комплекс «CIBER» ведет наблюдение в ближней инфракрасной области спектра излучения, так как расширение Вселенной привело к тому, что изначально коротковолновое ультрафиолетовое излучение сместилось на сегодняшний день в более длинноволновую ближнюю инфракрасную область излучения. Экспериментальный комплекс «CIBER» исследует два определяющих признака (сигнатуры) первого звездообразования – интегральную яркость (общий блеск) неба за вычетом всех ближних активных (не относящихся к фоновым) излучений переднего плана и характерный рисунок пространстенных изменений (вариаций)».
«Цели экспериментального исследования – изучение процесса формирования первых галактик – имеют исключительно важное значение для астрофизики, но выполнить точные измерения чрезвычайно трудно технически»,– отмечает Джеймс Бок.
На фото: Доступ к оптическому модулю экспериментального комплекса «CIBER», открывающий для обзора две широкоугольные камеры, работающие в ближней инфракрасной (БИК) области спектра (вверху), спектрометр полного излучения (слева внизу) и спектрометр для наблюдения линий Фраунхофера (Fraunhofer line spectrometer) (справа внизу). Фото: из личного архива Джеймса Бока (Jamie Bock)/Caltech-Калифорнийский технологический институт.
Это будет уже четвертый полет экспериментального комплекса «CIBER» на геофизической ракете НАСА. Предыдущие запуски были осуществлены в 2009, 2010, и 2012 годах с ракетного полигона «Белые Пески» (White Sands), штат Нью-Мехико. После каждого полета экспериментальный полезный груз, а точнее сказать, научная аппаратура извлекалась из контейнера и подвергалась поверке и градуировке с целью использования ее при следующем запуске.
Для выведения экспериментального комплекса «CIBER» на заданную высоту будет использоваться самая мощная и самая большая метеорологическая ракета среди всех, запускаемых ранее. Это обеспечит достижение большей высоты полета комплекса «»CIBER» по сравнению с высотами, достигаемыми ранее, что, в свою очередь, позволит инструментальному комплексу увеличить длительность периода наблюдения. Эксперимент, который должен завершиться безопасным приводнением комплекса в Атлантическом океане, более чем в 400 милях от побережья Вирджинии, будет для научной аппаратуры последним.
Раньше комплекс «CIBER» летал в космос на двухступенчатых метеорологических ракетах Black Brant IX. Джеймс Бок констатирует: «Сбор данных по итогам трех полетов, позволяет нам сравнить полученные данные и подвергнуть строгому анализу источники возможных систематических погрешностей (ошибок), обусловленных как используемыми приборами (бортовыми экспериментальным комплексом), так и астрофизическими объектами переднего плана (то есть активными сигналами объектов, находящихся между экспериментальным комплексом и наблюдаемым объектом). Мы завершили процесс всестороннего последовательного анализа данных, поэтому мы с пониманием относимся к альтернативе использования одноразовой ракеты Black Brant XII. Мы также в достаточной мере испытали эффективность работы инструментального комплекса на опыте уже совершенных полетов, и это позволяет нам уверенно двигаться вперед в рамках данного, еще более эффективного, но, к сожалению, последнего полета».
На фото: Подготовка инструментального комплекса к полету. Оптические приборы и детекторы охлаждаются жидким азотом до температуры -19C (77 K, -312F) во время полета, чтобы не допустить инфракрасного излучения инструментов и обеспечить наиболее высокую чувствительность детекторов. Фото: НАСА/Берит Блэнд (Berit Bland).
Четырехступенчатая ракета Black Brant XII длиной 70 футов доставит экспериментальный комплекс «CIBER» на высоту приблизительно 350 миль. По словам Бока: «Этот полет прокладывает путь новому направлению в рамках программы астрофизических исследований, которое заключается в том, что мы проводим полет нашего инструментального комплекса на ракете одноразового использования Black Brant XII. Эта ракета обеспечивает значительно более высокую траекторию полета комплекса, причем, примерно 560 секунд полетного времени будет проходить на высоте более 250 км (155 миль). Для сравнения: этот же показатель в ходе выполнения стандартных полетов на ракете Black Brant IX, запускаемой с ракетного полигона «Белые Пески» (White Sands), составлял всего 250 секунд».
«Наш эксперимент в ближней инфракрасной области спектра отличается тем, что мы наблюдаем поддающееся измерению излучение атмосферы на высоте до 250 км. Достижение более высокой траектории полета дает нам возможность выполнять некоторые вещи, которые ранее было невозможно выполнить на ракете Black Brant IX. Например, мы рассчитываем получить достаточно независимых снимков неба, чтобы провести непосредственное (прямое) определение полетного коэффициента усиления камер для ведения съемки в ИК области спектра, что, в свою очередь, позволит нам измерить флуктуации излучения фона, используя кадры, снятые при одной и той же экспозиции. Это предоставит нам гораздо более прямой способ для проведения сравнения с данными, полученными с помощью спутников, чем методы обработки статистических комбинаций, которые мы вынуждены были применять до сих пор. Более высокая траектория, несомненно, окупает стоимость потерь в связи с тем, что полезный груз в данном случае не подлежит спасению (то есть, не поднимается из воды)»,– замечает Бок.
На фото: Метеорологическая (геофизическая) ракета Black Brant XII покидает стартовую площадку Центра космических полетов на острове Уоллопса, НАСА. Фото: НАСА
«CIBER» – это инструментальный комплекс, появившийся в результате совместной разработки, спроектированный и построенный Калифорнийским технологическим институтом, Калифорнийским университетом в Ирвине, Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA) и Корейским институтом астрономии и космических исследований (KASI). Та же команда продолжает совершенствовать аппаратуру для научных исследований, оснащая ее более эффективной оптикой и детекторными решетками, и планирует завершить работу по модернизации аппаратного комплекса в следующем году.
Резервный период запуска в соответствии с данным проектом назначен на 5-10 июня.
Источник:
Свежие комментарии