SPIDER: поиск следов ранней Вселенной над Антарктидой

Стратосферный космический аппарат SPIDER, построенный в Принстонском университете, готовится к 20-дневному полету в стратосфере над Антарктидой на высоте около 110 000 футов (~33,5 км). Его цель — обнаружение уникального «отпечатка» гравитационных волн от Большого взрыва.

Научная цель

Шесть крупных камер SPIDER будут искать особый паттерн поляризации в космическом микроволновом фоне (CMB) — свечении, оставшемся после Большого взрыва. Этот паттерн, похожий на «вертушку» на небе, является статистически уникальным следом гравитационных волн, возникших из-за флуктуаций энергии и плотности в самые ранние моменты существования Вселенной.

Конструкция и подготовка

  • Основной инструмент: сфера высотой около 10 футов (~3 м) с шестью камерами, оснащенными объективами диаметром 30 см.
  • Охлаждение: большой криостат с жидким гелием охлаждает камеры до 0,25 градусов Кельвина (около -459 °F), чтобы их собственное тепловое излучение не заглушало слабый сигнал CMB (3 K).
  • Запуск: Аппарат будет поднят гигантским воздушным шаром с площадки в 10 км от станции Мак-Мердо (Антарктида) в декабре.
  • Преимущества Антарктиды: постоянный солнечный свет летом (источник энергии) и безопасная для посадки безлюдная территория.

Участники и финансирование

Проект является многоинституциональным. Ключевые участники:

  • Принстонский университет (ведущее учреждение, разработка камер и криостата)
  • Университет Торонто (конструкция гондолы)
  • Кейсовский университет Западного резервного района
  • Калифорнийский технологический институт и JPL
  • Университет Британской Колумбии

Финансирование осуществляется в основном за счет гранта NASA (№ NNX07AL64G) и Фонда Дэвида и Люсиль Паккард.

Миссия и сложности

  • После трехчасового подъема у команды на земле будет около 24 часов для финальной настройки аппарата через прямую связь.
  • Основные научные данные будут записаны на борту. После посадки в начале января у исследователей есть примерно неделя, чтобы найти SPIDER на ледяном щите и извлечь данные.
  • Вероятность возврата аппарата целиком крайне мала. В худшем случае его придется разобрать на части на месте. Приоритет — сначала данные, затем камеры. Команда уже построила второй криостат для будущих миссий.
  • Работы в Антарктиде (с середины октября) — это гонка со временем: команда должна покинуть континент до середины февраля, до наступления суровой зимы.

Опыт для молодых ученых

Проект предоставляет уникальный исследовательский опыт для аспирантов, являясь ступенькой к работе над более крупными космическими миссиями. Несколько аспирантов Принстона примут участие в антарктической кампании.