TIGER (Trans-Iron Galactic Element Recorder) + ANITA (Antartic Impulsive Transient Antenna)

Institución responsable:  University of Washington (TIGER) / University of Hawaii Mauna Loa (ANITA)
Investigador principal:  Dr. W. Robert Binns (TIGER) / Dr. Peter Gorham (ANITA)

TIGER (Trans-Iron Galactic Element Recorder) es un instrumento diseñado para medir las abundancias elementales de Rayos Cosmicos Galacticos (GCRs) que son nucleos energeticos atómicos que se originan fuera de nuestro sistema solar y se cree que son acelerados durante explosiones estelares (supernovas) a energias extremadamente altas.

Los GCRs resultan de especial interes para la comunidad astrofísica debido a que son uno de los unicos tipos de materia que se pueden muestrear y que provienen fuera del ambito de nuestro sistema. Al mismo tiempo sirven para el estudio de las fuentes que los originan y del medio interestelar de nuestra galaxia.

TIGER mide los GCRs con numeros atómicos entre 26 (Hierro) y 40 (Zirconio). Estos elementos son muy raros en los GCRs y dificiles de medir, requiriendo el uso de grandes detectores con tiempos de exposición prolongados y excelente resolución.

El instrumento esta compuesto por varios elementos. Primeramente, dos hodoscopos localizados por encima y por debajo del instrumento, dos detectores Cerenkov en el nucleo de este y ntre ambos componentes un par de detectores de centelleo.

Los hodoscopos son responsables de determinar la trayectoria de una particula que pasa por el instrumnto. Cada capa de hodoscopos esta compuesta por dos planos de fibras opticas de centelleo, con una sección cruzada de 1200 de estas fibras de 1 mm2 por cada lado. En ambos extremos, las fibras se conectan a 14 tubos fotomultiplicadores(PMTs) de manera que cuando un nucleo entra de plano en el hodoscopo, su paso provoca que una o dos fibras centelleen. Este impulso luminoso es conducido por las fibras hacia los dos PMTs localizados en cada extremo, generando una localización precisa a traves de la lectura de la señal emitida por los PMTs. Con esa información es posible trazar el angulo de incidencia de la particula sobre el detector.

Luego los detectores de centelleo (compuestos de un tipo especial de plastico llamado poli-vinil-tolueno) son excitados al paso de una de estas particulas, ionizando las moléculas de dicho material lo que permite determinar su carga. TIGER, posee 4 de estos detectores S1, S2, S3, y S4. Los dos primeros son los mas importantes ya que derivan la carga de una particula. Si la señal es lo suficientemente fuerte, el software discriminador decide quie la particula ha pasado efectivamente de lado a lado del detector y procede a efectuar una lectura de la traza luminosa resultante. En caso contrario la descarta.

Por ultimo los detectores Cerenkov de TIGER deben determinar la energia cinética de la particula entrante. Estos utilizan el llamado "efecto Cerenkov" (de uso corriente en astrofisica de altas energias en los ultimos 40 años) que permite discriminar dos nucleos diferentes entrando al instrumento con la misma energía, debido a que cada uno de ellos emitirá diferentes cantidades de luz en su interior. En TIGER hay dos grupos de detectores Cerenkov, el primero de ellos C1 fabricado en acrilico y C0 compuesto por un material llamado aerogel, que entre otras cualidades posee el record de ser la sustancia menos densa en la tierra. Cuando una particula ingresa en los detectores, precipita la emisión de radiacion Cerenkov la que es tomada por los tubos fotomultiplicadores de 5 pulgadas localizados alrededor del contenedor que los aloja.

Detalles del globo y su operación

Sitio de lanzamiento: Williams Field, Estación McMurdo, Antartida     Hora lanzamiento: 4:07 utc
Lanzamiento y operación del globo a cargo de: National Scientific Balloon Facility (NSBF)
Globo: Abierto (cero presion) 39.000.000 ft3 - SF3-39.57-.8/.8/.8-NA
Nº de serie del globo: W39.57-2-38
Nº de vuelo: 527N
Campaña: Sin Datos  
Peso carga útil: 2420 lbs
Peso góndola: -
Peso Total: 4707 lbs

El lanzamiento se produjo a las 17:08 local, por metodo dinámico con asistencia de vehiculo lanzador. A las 18:15 el globo superó los 47,000 pies, a las 19:00, 78,000 pies, y 45 minutos mas tarde, 112,000 feet. La altura de flotación de 132.000 pies fue finalmente alcanzada a las 21:30 inicando un recorrido en sentido antihorario sobre la meseta antártica.

Luego de efectuar una revolución completa al polo y estando recorriendo el primer tercio de su segundo giro surgió la preocupación de que el globo derivara hacia latitudes altas sobrevolando el oceano. Luego de buscar un lugar adecuado, el 4 de enero a las 23:30 locales se inicio el proceso de venteo de helio del balon para inducir su descenso hacia una altitud inferior y transmitir el comando de separación. El vuelo fue terminado a las 3:23 del dia siguiente.

Luego de un descenso de 37 minutos, la carga util tomo tierra en las coordenadas 71° 45.6' S - 58° 45.6' cerca de la base australiana Mawson.

(Extractado del diario de Lauren Scott)

Durante el vuelo fueron probados cada subsistema de ANITA, incluyendo pulsos de calibración enviados hacia la gondola desde 200 km de distancia. Se obtuvo valiosa información del fondo radial que la version completa de ANITA encontrará en su vuelo programado para el verano austral 2006-2007.

Otra carga adicional fue el Project Aria desarrollado por la Washington University cuyo objetivo es inspirar a estudiantes de carreras cientificas y tecnologicas por medio de la participación en proyectos espaciales.

Referencias externas y bibliografía