NASA se sprema lansirati misiju EXCITE (EXoplanet Climate Infrared Telescope) s Antarktike kako bi istražila atmosfere udaljenih egzoplaneta s jedinstvene pozicije ‘na rubu svemira.’ Misija će koristiti teleskop postavljen na balon ispunjen helijem, koji će ga podići iznad 99,5% Zemljine atmosfere, čime će se omogućiti precizna i neometana promatranja. Prije službenog lansiranja planiranog s Antarktike, očekuje se niz testnih letova ove jeseni.
Prema NASA-i, EXCITE će ostati stacioniran iznad Južnog pola kako bi omogućio kontinuirano promatranje udaljenih planeta sličnih Jupiteru. Ova promatranja, koja su inače skupa i rijetka kada se provode putem postojećih svemirskih opservatorija poput Svemirskog teleskopa James Webb (JWST), pružit će ključne podatke za znanstvenike koji žele dublje razumjeti i analizirati atmosferske karakteristike planeta izvan našeg Sunčevog sustava.
“EXCITE nam omogućuje trodimenzionalni prikaz atmosfere i temperature planeta, prikupljajući podatke tijekom cijelog njegovog orbitiranja oko zvijezde,” izjavio je Peter Nagler, glavni istraživač misije u NASA-inom Goddard Space Flight Centeru u Greenbeltu, u Marylandu. “Do sada je provedeno samo nekoliko takvih mjerenja jer zahtijevaju izuzetno stabilan teleskop sposoban pratiti planet kroz više dana.”
Svemirski teleskopi imaju ključne prednosti u odnosu na zemaljske opservatorije zbog ograničenja koja Zemljina atmosfera nameće. Međutim, dizajn, izgradnja i lansiranje kompleksnih opservatorija poput JWST-a, Hubblea i Spitzerovog teleskopa su dugotrajni i iznimno skupi procesi, što znanstvenike prisiljava na konkurenciju za korištenje tih resursa.
Primjerice, 2014. godine Hubble i Spitzer udružili su se kako bi promatrali egzoplanet WASP-43 b, što je zahtijevalo 60 sati promatranja Hubbleom i 46 sati Spitzerom, samo da bi se pokrilo jedan od njegovih 22-satnih dana.
Misija EXCITE smanjit će troškove i poboljšati učinkovitost prikupljanja podataka korištenjem infracrvenog teleskopa koji će letjeti na visini od 40.000 metara. Na toj visini, teleskop će se nalaziti iznad većine Zemljine atmosfere, što će mu omogućiti da promatra u više infracrvenih valnih duljina uz minimalne smetnje. Zahvaljujući poziciji iznad Južnog pola, EXCITE će moći ostati usmjeren na ciljane objekte duže vrijeme, za razliku od većine svemirskih teleskopa koji moraju prekidati promatranja zbog orbitiranja oko Zemlje.
“Na Južnom polu, zvijezde koje ćemo proučavati ne zalaze, što znači da naši podaci neće biti prekidani,” objasnio je Kyle Helson, član tima EXCITE i znanstveni istraživač na Sveučilištu Maryland.
Prema Helsonu, prva misija EXCITE-a trajat će “više od desetak dana” nakon lansiranja iz Columbia Scientific Balloon Facility na Antarktici. Tijekom tog razdoblja, fokusirat će se na proučavanje vrućih Jupitera— masivnih plinovitih planeta koji su plimski zaključani, s jednom stranom stalno okrenutom prema svojoj matičnoj zvijezdi. Vrući Jupiteri imaju orbitu koja traje oko dva dana, a zbog blizine zvijezdi, temperature na tim planetima dostižu tisuće stupnjeva. Iako je misija EXCITE znatno jeftinija od punopravnog svemirskog opservatorija, i dalje je riječ o izuzetno osjetljivom znanstvenom instrumentu visoke preciznosti.
“Teleskop prikuplja infracrvenu svjetlost i usmjerava je u spektrometar, gdje ona prolazi kroz niz zrcala i prizmi prije nego što dosegne detektor. Svaki dio mora biti savršeno usklađen — samo nekoliko milimetara izvan centra i svjetlost neće stići do cilja,” objasnio je Lee Bernard, član tima EXCITE i znanstveni suradnik na Arizona State Universityju u Tempeu.
Ako misija bude uspješna, EXCITE bi mogao značajno povećati količinu dostupnih podataka o atmosferama egzoplaneta. Na primjer, moći će pratiti kako se toplina raspoređuje s “užarene” strane planeta na njegovu hladniju „noćnu” stranu.
Također, znanstvenici misije nadaju se da će EXCITE koristiti tehniku takozvane ‘fazno-resolucijske spektroskopije’ za analizu načina na koji molekule u atmosferi vrućeg Jupitera apsorbiraju i emitiraju svjetlost tijekom cijele orbite planeta. Prema NASA-i, ovi podaci mogu otkriti prisutnost organskih spojeva poput vode, metana i ugljikovog dioksida, kao i način na koji se ti spojevi globalno kreću dok planet orbitira svoju zvijezdu.
“Očekujemo da će ova misija udvostručiti broj fazno-resolucijskih spektra dostupnih znanstvenoj zajednici,” izjavio je Helson.
Prema NASA-i, EXCITE će uskoro proći niz testiranja u sklopu godišnjeg programa Scientific Balloon Program u Fort Sumneru, Novi Meksiko. Program je već započeo, a agencija je krajem kolovoza provela testne letove za druge misije.
“Godišnja kampanja u Fort Sumneru ključna je za operacije NASA-inog programa balona,” izjavio je Andrew Hamilton, vršitelj dužnosti šefa NASA-inog Ureda za balone. “Osim što lansiramo velik broj misija, ovi letovi postavljaju temelje za buduće misije s naših dugotrajnih lansirnih postaja na Antarktici, Novom Zelandu i u Švedskoj.”
Nakon uspješnog završetka testiranja tijekom Balloon Programa 2023, EXCITE će biti spreman za konačno lansiranje u narednim danima. Ako testovi budu uspješni, to će otvoriti put za njegovo glavno lansiranje s Antarktike.
“Cijeli tim EXCITE s nestrpljenjem iščekuje nadolazeću terensku kampanju i priliku za lansiranje iz Fort Sumnera,” izjavio je Peter Nagler, glavni istraživač u NASA-inom Goddard Space Flight Centeru u Greenbeltu, Maryland. “Donosimo poboljšan instrument u odnosu na prošlu godinu i uzbuđeni smo što ćemo demonstrirati mogućnosti EXCITE-a u Sjevernoj Americi prije nego što ga premjestimo na Antarktiku za dugotrajnu znanstvenu misiju.”
“Više institucija pridonijelo je razvoju podsustava EXCITE-a,” dodao je Tim Rehm, član tima i istraživač na Sveučilištu Brown u Providenceu, Rhode Island. “Sjajno je vidjeti kako su svi dijelovi uspješno povezani i kako funkcioniraju zajedno. Uzbuđeni smo zbog ovog testnog leta i veselimo se svim budućim znanstvenim misijama koje nas očekuju.”
