Naučnici i inženjeri u CU Boulderu će uskoro učestvovati u nastojanju da sakupe malo zvezdane prašine — sitne komadiće materije koji prolaze kroz galaksiju Mlečni put i nekada su bili početni građevinski blokovi našeg solarnog sistema.
Potraga je deo NASA-ine misije Međuzvezdanog mapiranja i sonde za ubrzanje (IMAP) za istraživanje našeg solarnog susedstva — dekodiranje poruka u česticama sa sunca i izvan našeg kosmičkog štita. Od 2018. godine, tim iz Laboratorije za fiziku atmosfere i svemira (LASP) u CU Boulderu vodio je razvoj jednog od 10 naučnih instrumenata misije.
Ove nedelje, tim je pažljivo utovario instrument, poznat kao Interstellar Dust Ekperiment (IDEKS), u kamion za dostavu. Instrument, koji je oblikovan kao veliki bubanj i težak 47 funti, otputovaće u Laboratoriju za primenjenu fiziku Univerziteta Džons Hopkins u Merilendu. Tamo će inženjeri započeti proces instaliranja IDEKS-a na IMAP svemirski brod.
IDEKS je prvi IMAP instrument koji je stigao u Merilend. Tokom dvogodišnje misije, IDEKS će otkriti i detaljno analizirati sastav stotina međuzvezdanih čestica prašine. Ove čestice ulaze u naš solarni sistem iz ogromnog prostora između zvezda, ili međuzvezdanog medija. IDEKS će takođe otkriti hiljade međuplanetarnih čestica prašine koje se izbacuju iz kometa i asteroida.
Međuzvezdana zrna su tako tanka da instrument može da ih prikupi samo nekoliko stotina tokom svog životnog veka. Ali svaka mala mrlja međuzvezdane prašine sadrži riznicu informacija.
„Ove čestice prašine rođene su u eksplozijama supernove, većina njih je izmenjena dok su putovale u međuzvezdanom svemiru, ali one su i dalje najbliži materijal koji imamo za razumevanje originalnih građevnih blokova Sunčevog sistema“, rekao je Mihalj Horanji, direktor istraživač za IDEKS i profesor na LASP-u i Odeljenju za fiziku na CU Boulder. „Otkrivanje i analiza u svemiru otvara novi prozor u univerzum.
IMAP, koji vodi Univerzitet Prinston, trebalo bi da bude lansiran na proleće 2025. i putovaće oko milion milja do tačke u svemiru između Zemlje i Sunca koja se zove Lagranžova tačka 1.
Tokom misije, IDEKS će otvoriti svoj otprilike 20 inča širok otvor da bi uhvatio prašinu koja zumira, pomalo kao grbavi kit koji hvata kril. Instrument će zabeležiti koliko brzo ove čestice putuju i odakle i od čega su napravljene.
Rakel Arens, koja radi na operacijama misije za IDEKS, objasnila je da je instrument rezultat višegodišnjeg rada tima profesionalaca i studenata u LASP-u – uključujući mnogo kasnih noći i ranih jutra.
„Ono što smo mi kao tim i LASP postigli je neverovatno“, rekao je Arens, profesionalni istraživač u LASP-u.
Paklene ulice
Den Bejker, direktor LASP-a, dodao je da institut ima dugo nasleđe odnošenja lupe u svemirsku prašinu koja se često zanemaruje. Tim u LASP-u je ranije dizajnirao i napravio sličan instrument nazvan Surface Dust Analizer (SUDA). SUDA je deo NASA-ine misije Evropa Kliper, koja je zakazano za lansiranje na Jupiterov mesec Evropu kasnije ove godine. LASP-ov Student Dust Counter pokrenut je u misiji Nev Horizons 2006. godine i sada istražuje periferije našeg solarnog sistema.
„Bilo je jedno od najvećih dostignuća LASP-a da se bavi istraživanjem kosmičke prašine“, rekao je Bejker. „Oko dve decenije LASP tim je usavršavao i unapređivao tehnike detekcije kako bi omogućio zaista neverovatna merenja koja revolucionišu naše razumevanje porekla i evolucije našeg solarnog sistema i ogromnog kosmosa iza njega.
Hvatanje prašine u svemiru nije lak podvig, rekao je Skot Taker, menadžer projekta IDEKS. Pošto su čestice međuzvezdane prašine tako retke, on i njegove kolege su morali da naprave instrument otprilike dva i po puta veći od SUDA – što su usta veća, više čestica možete uhvatiti.
Svako zrno prašine, koje će verovatno biti bogato elementima silicijum i ugljenik, može biti široko samo nekoliko milionitih delova inča. Ali neki će takođe putovati brzinom većom od 100.000 milja na sat.
Kako se ova zrna udare u zadnji deo IDEKS-a, odmah će ispariti u oblak jona, koje će instrument zatim prikupiti i analizirati.
„Glavni izazov sa IDEKS-om je ono što inženjeri nazivaju ‘dinamičkim opsegom’“, rekao je Taker. „Moramo da uzmemo i veoma brze i velike čestice i manje i sporije čestice i izmerimo ih istim instrumentom.“
Do danas, dodao je, naučnici su uspeli da uhvate i prouče samo nekoliko desetina zrna međuzvezdane prašine, čineći svako novo otkriće IDEKS-a dragocenim.
„To su mali paketi informacija iz daleke i daleko, daleko“, rekao je Taker.
Dodao je da IDEKS ne bi uspeo da izađe iz Kolorada, a kamoli u svemir, bez doprinosa studenata i profesionalaca u ranoj karijeri.
Arens je jedan od onih istraživača koji su nadobudni. Dodiplomsku diplomu iz astrofizike stekla je na CU Boulderu 2020. i pridružila se LASP-u 2023. Uverila se da IDEKS radi ispravno dok su ga inženjeri sprovodili kroz niz testova. To je uključivalo snimanje sićušnih komada minerala koji predstavljaju međuzvezdanu materiju na instrumentu pomoću mašine u kampusu koja se zove akcelerator prašine.
Ona je takođe jedna od 87 ljudi koji će svečano otputovati u svemir pored IDEKS-a – instrument nosi ploču na kojoj su ugravirana imena mnogih članova tima koji su godinama radili na njemu.
„Zapanjujuće je gledati kako svi ovi inženjeri rade zajedno, rade do kasno, otkrivaju problem i nastavljaju da se kreću napred sa pozitivnim stavom“, rekao je Arens.
