Программа НАСА EXCITE (EXoplanet Climate Infrared TElescope) готова к испытательному запуску. Проект изучит атмосферы экзопланет во время продолжительных научных полетов на воздушном шаре, заполненном гелием.
EXCITE будет функционировать на высотах около 40 километров над поверхностью земли, превышая 99,5% земной атмосферы. На такой высоте телескоп сможет регистрировать больше инфракрасных волн с меньшими помехами, чем это возможно на Земле.
EXCITE сможет получать трехмерные изображения атмосферы и температурных профилей планет, наблюдая их, и собирать данные в течение всего времени вращения планет вокруг звезд. Такие измерения, которые до сих пор редко проводились космическими телескопами, требуют очень стабильного инструмента, способного следить за планетой несколько дней подряд.
В осеннюю пору 2024 года EXCITE проведет испытательный полет с площадки запуска в Форт Самнер, штат Нью-Мексико.
Как будет работать EXCITE?
С высоты 40 километров EXCITE будет собирать инфракрасный свет от наблюдаемых планет и направлять его в бортовой спектрометр. Там свет пройдёт через узкую полосу препятствий, отразится от зеркал и пройдёт через призму, прежде чем достигнет детектора.
Спектрометр размещён внутри криостата, находящегося за телескопом. Криостат охлаждает детектор спектрометра до температуры примерно -210 градусов Цельсия, что необходимо для измерения незначительных изменений интенсивности инфракрасного света.
Телескоп с криостатом смонтированы на основание, напоминающем форму гребной лодки. Такая конструкция позволяет вращению по трём осям для сохранения устойчивого положения при направленности вниз до 50 миллиаркосекунд.
EXCITE создавался преимущественно сотрудниками НАСА Годдарда, Брауна, Университета штата Аризона и StarSpec Technologies из Онтарио при содействии партнёров из США, Канады, Италии и Великобритании.
Что он будет изучать?
Проект EXCITE займется исследованием горячих юпитеров. Это гигантские газовые экзопланеты, совершающие оборот вокруг звезды раз в один-два дня и имеющие температуру около тысячи градусов. Эти миры находятся в приливной зоне, то есть одной стороной всегда обращены к звезде.
Телескоп изучит распределение тепла на планетах – от солнечного полушария до ночной стороны.
Он также определит, как молекулы в атмосфере планеты поглощают и излучают свет в течение всей орбиты — этот процесс называется фазово-разрешенной спектроскопией. Эти данные могут показать не только наличие атмосферных соединений, таких как вода, метан, углекислый газ и другие, но и то, как они циркулируют глобально с вращением планеты вокруг звезды.
Почему на воздушном шаре?
По сей день лишь телескопы «Хаббл», «Джеймс Уэбб» и «Спитцер» собрали несколько измерений, подобных тем, что получит EXCITE. Например, в 2014 году «Хаббл» и «Спитцер» наблюдали за экзопланетой WASP-43 b: для сбора данных за 22-часовой день этой планеты ученым понадобилось 60 часов работы «Хаббла» и 46 часов работы «Спитцера». Много, конечно.
Проведение таких исследований на космических обсерваториях затруднительно. Временные ресурсы ограничены, и к каждому из временных интервалов телескопов поступает большое количество заявок.
Научные аэростаты НАСА предоставляют частое и недорогее проникновение в ближний космос для научных изысканий и усовершенствования технологий в области астрофизики, гелиофизики и изучения атмосферы.
Во время своего первого научного полёта EXCITE проведет более двенадцати дней в воздухе с площадки Columbia Scientific Balloon Facility в Антарктиде. В районе полюса звезды, на которые будет направлен EXCITE, не заходят, поэтому наблюдения будут непрерывными. Наша цель — увеличить вдвое число спектров с фазовым разрешением для научных исследований. — заявил Кайл Хелсон, участник команды EXCITE и исследователь из Университета Мэриленда и НАСА Годдард.