Pada 2012, observatorium yang terbawa balon yang dikenal sebagai Super Trans-Iron Galactic Element Recorder (SuperTIGER) turun ke langit untuk melakukan pengamatan ketinggian tinggi Galactic Cosmic Rays (GCRs). Melanjutkan tradisi pendahulunya (TIGER), SuperTiger mencetak rekor baru setelah menyelesaikan penerbangan 55 hari di Antartika - yang terjadi antara Desember 2012 dan Januari 2013.
Pada 16 Desember 2019, setelah beberapa percobaan peluncuran, observatorium kembali mengudara dan melewati Antartika dua kali dalam waktu hanya tiga setengah minggu. Seperti pendahulunya, SuperTIGER adalah upaya kolaboratif yang dirancang untuk mempelajari sinar kosmik - proton berenergi tinggi dan inti atom - yang berasal dari luar Tata Surya kita dan bergerak melalui ruang dekat dengan kecepatan cahaya.
Program SuperTIGER adalah upaya kolaborasi antara Universitas Washington di St. Louis, Universitas Minnesota, dan Pusat Penerbangan Luar Angkasa Goddard NASA (GSFC) dan Jet Propulsion Laboratory di California Institute of Technology (Caltech). Instrumen kelahiran-balon ini dirancang untuk mempelajari jenis langka sinar kosmik yang terdiri dari inti atom unsur-unsur berat.
Tujuan utamanya adalah untuk mempelajari di mana dan bagaimana sinar ini dapat mencapai kecepatan yang sedikit berbeda dari kecepatan cahaya, serta menguji model yang muncul di mana sinar kosmik diperkirakan berasal dari kelompok longgar yang mengandung bintang muda dan masif. Seperti yang dijelaskan Brian Rauch - asisten profesor di Universitas Washington dan penyelidik utama untuk SuperTIGER, kunci kesuksesan adalah waktu:
“Signifikansi pengamatan kami meningkat dengan jumlah peristiwa yang kami amati pada dasarnya linear dengan waktu, jadi kami hanya ingin memiliki penerbangan selama mungkin untuk memaksimalkan statistik dari data yang dikumpulkan. Satu hari data adalah peningkatan kecil dari kemajuan, dan kita hanya perlu menundukkan kepala dan terus menggerutu. "
Ringkasnya, sinar kosmik adalah partikel energetik yang berasal dari Matahari kita, dari bintang-bintang lain di galaksi, dan dari galaksi lain sekaligus. Jenis yang paling umum, membentuk sekitar 90% dari semua sinar yang terdeteksi oleh para ilmuwan, terdiri dari proton atau inti hidrogen sedangkan inti helium dan elektron menempati urutan kedua dan ketiga yang jauh (masing-masing menyumbang 8% dan 1%).
Sisa 1% terdiri dari inti unsur yang lebih berat seperti besi, yang menurun dalam kesamaan tergantung pada seberapa tinggi massa mereka. Dengan SuperTIGER, tim peneliti mencari jenis yang paling langka, inti sinar kosmik "ultra-berat" yang lebih berat daripada besi - dari kobalt hingga barium. Unsur-unsur ini terbentuk di inti bintang-bintang masif, yang kemudian tersebar ke ruang angkasa ketika bintang-bintang pergi supernova.
Ledakan ini juga menghasilkan ledakan neutron yang singkat namun intens yang dapat bergabung dengan inti besi, membusuk menjadi proton, dan menciptakan elemen yang lebih berat. Gelombang kejut yang dihasilkan oleh ledakan juga memerangkap dan mempercepat partikel-partikel ini sampai mereka menjadi sinar kosmik berenergi tinggi yang bergerak cepat. Seperti John Mitchell, ketua penyelidik misi di Goddard Space Flight Center NASA, menjelaskan:
“Elemen berat, seperti emas dalam perhiasan Anda, diproduksi melalui proses khusus dalam bintang, dan SuperTIGER bertujuan untuk membantu kami memahami bagaimana dan di mana ini terjadi. Kita semua stardust, tetapi mencari tahu di mana dan bagaimana stardust ini dibuat membantu kita lebih memahami galaksi kita dan tempat kita di dalamnya. "
Ketika sinar ini menyerang atmosfer Bumi, mereka meledak dan menghasilkan hujan partikel sekunder, beberapa di antaranya mencapai detektor di tanah. Selama bertahun-tahun, para ilmuwan telah menggunakan deteksi ini untuk menyimpulkan sifat-sifat sinar kosmik asli. Mereka juga menghasilkan efek latar belakang yang mengganggu, itulah sebabnya instrumen yang ada di udara jauh lebih efektif untuk mempelajarinya.
Dengan terbang ke ketinggian 40.000 meter (130.000 kaki) di atas permukaan laut, SuperTIGER dan balon ilmiah serupa dapat melayang di atas 99,5% atmosfer. Setelah beberapa penundaan terkait cuaca, penerbangan SuperTIGER-2 dimulai pada 16 Desember 2019 di dini hari, yang diikuti oleh balon yang menyelesaikan revolusi penuh pertama Antartika pada 31 Desember.
Selain itu, tim misi harus berurusan dengan beberapa gangguan teknis, yang meliputi masalah dengan catu daya dan kegagalan komputer yang menghilangkan salah satu modul detektor di awal penerbangan. Meskipun demikian, tim mendapat balon udara di apa yang disebut Kantor Program Balon NASA sebagai "peluncuran yang sempurna untuk gambar". Seperti yang dinyatakan Rauch dalam siaran pers Universitas tepat sebelum peluncuran:
“Setelah tiga musim Antartika - dengan 19 upaya peluncuran, dua peluncuran, dan satu pemulihan muatan dari lapangan crevasse - luar biasa memiliki SuperTIGER-2 yang akhirnya mencapai ketinggian mengambang dan mulai mengumpulkan data ilmiah. Musim ketiga adalah pesona! "
Sebagaimana dicatat, penerbangan SuperTIGER-1 (2012-13) memecahkan rekor balon ilmiah dengan tetap bertahan selama 55 hari. Misi ini tidak akan berusaha untuk menantang catatan itu dan karena masalah teknis yang dialami tim, mereka mengantisipasi bahwa SuperTIGER-2 akan mengumpulkan sekitar 40% dari statistik yang dicapai dengan penerbangan pertama.
Dengan revolusi kedua di seluruh benua sekarang selesai, tim sekarang menunggu cuaca untuk menentukan kapan misi akan berakhir. "Cara angin stratosfer beredar musim ini, penerbangan kami akan dihentikan ketika balon datang ke lokasi yang sesuai pada akhir revolusi kedua kami di seluruh benua, "kata Rauch.
Seperti semua misteri kosmik, kunci nyata untuk menyelesaikannya adalah kesabaran kuno yang baik!
