Descripci√≥n de la carga útil

Es un instrumento creado para detectar y mapear las emisiones del llamado Medio Intergalactico (MIG) en bandas de corrimiento al rojo de entre 0.3 y 0.9. Como la emisión del MIG es amplia y en ocasiones mucho mas debil que la emisión difusa proveniente de fuentes cercanas, ésta solo puede ser detectada por un instrumento optimizado especialmente para trabajar bajo condiciones de reducido brillo superficial, efectuando rastreos de lineas de emisión de campo amplio en presencia de campos de observacion difusos variables espacial cuanto temporalmente.

El experimento FIREBALL esta compuesto por tres subcomponentes principales: el telescopio, el espectrografo, y la gondola.

El telescopio es un Cassegrian Clasico f/20 de 1 metro de diametro con requerimientos en cuanto a calidad de imagen, del orden de los 3 a 4 arcosegundos. El montaje del espejo secundario proporciona un control activo del foco, una guia fina y un pivotaje periodico de entre 1 y 10 arcominutos para efectuar mediciones dentro/fuera de las fuentes de emisión y del fondo cosmico. Esto se realiza por medio de tres actuadores de precisión de vacio. La luz entrante pasa a traves del telescopio e incide primero sobre un divisor de haz dicroico el que envia luz del ancho de banda primario al espectrografo de alta resolución. El balance de luz (visible) se encamina hacia un sistema de guia mientras una lampara de calibración inyecta luz en el sistema desde la parte trasera del divisor, con iluminación de espectro de lineas y de campo plano obtenidas a traves de un difusor.

El espectrografo de diseño "fiber fed" utiliza cerca de 400 fibras cada una con un nucleo de 100 micrones. Dichas fibras han sido optimizadas para la transmisión de radiacion UV, siendo ideales para el rango de banda del experimento (190nm a 210nm). Al ser la cobertura del cielo de aproximadamente 2.6 arcominutos esto permite que se obtengan 400 espectros individuales por cada punto del cielo observado y posteriormente tambien poder efectuar la reconstrucción de la estructura 3d sobre los ejes X, Y, y del corrimiento al rojo. El diseño del espectrógrafo esta basado en uno del tipo de reflexión holográfica con un sistema de espejo unico compacto.

El detector utilizado es una placa de micro canal de UV cercano similar a la instalada en la mision satelital GALEX.

La gondola está enteramente basada en la que fuera utilizada por el telescopio francés FOCA -tambien dedicado a la astronomia UV- que le otroga una precisión en vuelo de 2 arcosegundos. El diseño utiliza un concepto de estabilización de dos fases. Primero, la estructura de la gondola es estabilizada respecto de las oscilaciones y giros que esta presenta bajo el globo, asi como tambien respecto de los movimientos en azimuth de manera tal de proveer una plataforma de referencia para que comience actuar el sistema de apuntamiento de segunda fase.

En dicha fase, el telescopio actua con dos tipos de movimiento elevación y elevación-cruzada. La gondola es estabilizada en azimuth con un sistema de suspensión motorizado mientras que giroscopos montados en sus lados proveen información referencial sobre velocidad y un magnetómetro de tres ejes proporciona el angulo de azimuth. El sistema motorizado esta limitado en torque proveyendo una suerte de fricción viscosa que anula las oscilaciones torsionales. Las oscilaciones pendulares son contrarrestadas por un pequeño pendulo de 15 kilos inmerso en aceite y un sistema que detecta el momento angular de la estructura, ambos montados en la gondola. Las correcciones finales y precisas de apuntamiento se logran alimentando el motor de torque con la información que provee un sensor estelar de cuadrante. Con ese conjunto de controles activos y pasivos la gondola alcanza una estabilidad observacional de entre 2 y 4 arcominutos.

Desarrollo del vuelo y resultados de la misión

 

Sitio de lanzamiento: Columbia Scientific Balloon Facility, Palestine, Texas, EEUU  
Hora lanzamiento: 1:16 utc
Lanzamiento y operación del globo a cargo de: Columbia Scientific Balloon Facility (CSBF)
Globo: Globo de Presión Cero Raven - 29.470.000 cuft - SF3-29.47-.8/.8/.8-NCR
Nº de serie del globo: W29.47-2X-70
Nº de vuelo: 1595P
Peso carga útil: 3592 lbs
Peso Total: 5211 lbs

El globo fue lanzado exitosamente utilizando el metodo dinámico con asistencia de vehiculo lanzador, el 23 de julio a la 1:16 UTC. Luego de una fase nominal de ascenso alcanzó altura de flotación a las 4:00 UTC y permaneció en vuelo siguiendo una ruta hacia el oeste de Texas, segun se aprecia en el mapa de la derecha (click para ampliar).

El fin del vuelo ocurrió con la separación de la carga a las 7:05 UTC impactando ésta a 38 millas de Odessa, Texas luego de un tiempo total de vuelo de seis horas y media.

La gondola fue recuperada y regresada a Palestine (TX).

A pesar del que el instrumento presentó fallas, este fue un vuelo de ingeniería exitoso. El equipo científico pudo recibir radiacion UV dentro del espectrógrafo y calibrarlo utilizando una lampara especial instalada a bordo y la radiacion UV estelar. Desafortunadamente el pivote del sistema de apuntamiento falló durante el vuelo, aparentemente debido a un cable cortado por accidente. Esto significó que el equipo de tierra no fue capaz de controlar el telescopio, que giraba lentamente con el globo. Como la radiacion UV del IGM es tan debil, la estrategia observacional planeada requería al menos dos horas de observación continua de un mismo punto en el cielo, por lo cual no pudo obtenerse medición alguna del fondo. De todas maneras, los investigadores poseen ahora una idea mas concreta de la radiacion UV de fondo a las alturas de vuelo del globo, de manera que en el siguiente vuelo podrán saber mas acertadamente que tiempo de exposición deberán aplicar a cada fuente a observar.

Referencias externas y fuentes bibliográficas

Imágenes de la misión