В декабре 2025 года Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства NASA успешно осуществило старт нового научного аэростата в рамках ежегодной кампании полётов над Антарктидой. Эта миссия — часть программы Antarctic Long-Duration Balloon Campaign, которая традиционно проводится в южном полушарии и даёт учёным возможность проводить измерения в верхних слоях атмосферы, на высотах, недоступных для обычных наземных наблюдений и при гораздо меньших расходах, чем при космических миссиях.
География и условия полёта
Старт аэростата состоялся 16 декабря 2025 года в 05:30 по новозеландскому стандартному времени с площадки NASA на ледяной шельфовой равнине Росса в Антарктиде, неподалёку от станции Мак-Мёрдо, которую координирует Национальный научный фонд США (NSF). Эти районы Антарктиды считаются одними из лучших на Земле для подобных научных полётов благодаря сочетанию постоянного солнечного света в летний сезон и стабильных ветров в стратосфере, что позволяет летательным аппаратам долгое время удерживаться на заданной высоте и обходить континент по круговому маршруту, а не быстро уходить в сторону.
На момент выхода на рабочую высоту аэростат достиг примерно 120 000 футов (≈36 км) над поверхностью Земли — это уровень, где атмосфера значительно разрежена и ближе к космическому пространству, но при этом ещё возможно сохранять длительное наблюдение без необходимости ракетоносителя или спутника.
Цель миссии: эксперимент GAPS
Грузом, который был поднят в стратосферу, стала научная установка под названием GAPS (General Antiparticle Spectrometer). Основная задача GAPS состоит в поиске редких частиц антиматерии, входящих в состав космических лучей — в частности, нестандартных изотопов, таких как антидейтроны и антигелий. Антиматерия — это форма материи, состоящая из античастиц, то есть частиц с зарядом, противоположным обычному веществу (например, антипротон в сравнении с протоном).
Наблюдения античастиц важны по нескольким причинам:
- они могут дать новые сведения о природе тёмной материи — невидимой субстанции, которая, по современным оценкам, составляет подавляющую часть массы Вселенной;
- антиматерийные компоненты космических лучей потенциально возникают при экзотических процессах, таких как аннигиляция частиц тёмной материи либо высокоэнергетические астрофизические источники.
GAPS измеряет скорость и взаимодействие частиц с помощью системы time-of-flight и трекера, что позволяет регистрировать редкие события, когда частицы антиматерии проходят через прибор. Такие измерения вне плотных слоёв атмосферы недоступны с поверхности Земли и дают более чистые данные.
Преимущества антарктических аэростатов
Использование научных аэростатов для астрофизических измерений — это эффективный и сравнительно недорогой способ доступа к верхним слоям атмосферы. На высоте около 36 км атмосфера настолько разрежена, что почти не мешает регистрации высокоэнергетических частиц или длинноволнового излучения, что делает такие платформы альтернативой орбитальным аппаратам для определённых типов исследований.
Антарктида особенно полезна для длительных миссий по нескольким причинам:
- постоянное дневное освещение летом (солнце почти не опускается за горизонт), что стабилизирует температуру и давление газа в аэростате в течение суток;
- постоянные полярные ветры высокого уровня образуют относительно круговой маршрут вокруг континента, позволяя аэростату проводить измерения в одних и тех же широтах в течение нескольких дней или недель;
- площадка вблизи станции Мак-Мёрдо обеспечивает инфраструктуру и логистическую поддержку для подготовки и запуска экипажа и оборудования.
Серия полётов 2025/2026 года
Запуск в середине декабря стал первым в серии миссий американской кампании Antarctic Long-Duration Balloon Campaign 2025/2026. Программа, управляемая Columbia Scientific Balloon Facility (CSBF) и финансируемая NASA через Astrophysics Division, предусматривает как минимум два опытных аэростата с научными установками на борту в течение сезона.
В рамках этой кампании может быть также реализован полёт другого крупного эксперимента — PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations), целью которого является регистрация сигналов, возникающих при взаимодействии нейтрино ультра-высоких энергий с материей Земли, что также требует продолжительных наблюдений на большой высоте над антарктическим плато.
Как работают аэростаты
Научные аэростаты NASA представляют собой массивные оболочки из лёгкой плёнки, заполненные гелием — газом легче воздуха. По мере подъёма в разреженную атмосферу гелий расширяется, заполняя всё доступное пространство оболочки, что позволяет аэростату достигать высот, где плотность атмосферы составляет лишь небольшую часть земной на уровне моря.
На высоте около 120 000 футов аэростат плавает в ротационном потоке ветров, оставаясь на высоте до нескольких недель, что позволяет собирать большие объёмы данных. Такая возможность длительных полётов отличается от кратковременных наблюдений, возможных с наземных установок или коротких суборбитальных миссий.
О NASA Scientific Balloon Program
Программа научных аэростатов NASA существует десятилетиями и включала сотни запусков по всему миру с разными научными целями: от изучения космических лучей и астрономических источников до исследований атмосферы Земли и геофизических процессов. Эти миссии дают уникальные данные без необходимости выхода на орбиту, экономя ресурсы и время.
Одной из особенностей антрактических запусков является их длительность и стабильность, что делает Антарктиду одним из ключевых регионов для таких исследований. Инструменты, поднятые аэростатами, зачастую уникальны по своей специализации и позволяют проводить измерения, которые трудно реализовать другими способами.
Ожидаемые результаты
Анализ данных, которые будут собраны в ходе текущих полётов, может помочь ответить на вопросы о:
- структуре и источниках античастиц в космических лучах;
- механизмах образования частиц высокой энергии в галактических и экзагалактических источниках;
- свойствах тёмной материи, косвенные признаки которой могут быть обнаружены через нестандартные компоненты космических лучей.
Продолжение полётов в рамках кампании над Антарктидой ожидается в ближайшие недели, и данные от них будут анализироваться научными группами в США и по всему миру в первой половине 2026 года.
NASA Scientific Balloon Campaign в Антарктиде завершает год активной научной деятельности, предлагая важные измерения с высот, близких к космосу, но доступных более простыми и эффективными методами, чем спутниковые миссии.
Источники:
Статья создана по материалам https://www.space.com/astronomy/earth/nasa-launches-science-balloon-in-antarctica-space-photo-of-the-day-for-dec-22-2025
