La NASA ha scelto quattro missioni astrofisiche su piccola scala per l’ulteriore sviluppo di concetti in un nuovo programma chiamato Pioneers. Attraverso piccoli satelliti e palloni scientifici, queste selezioni consentono nuove piattaforme per esplorare fenomeni cosmici come l’evoluzione delle galassie, esopianeti, neutrini ad alta energia e fusioni di stelle di neutroni.
“I principali ricercatori di questi studi concettuali portano un pensiero innovativo e fuori dagli schemi al problema di come eseguire esperimenti di astrofisica ad alto impatto con un piccolo budget”, ha affermato Thomas H. Zurbuchen, amministratore associato della Direzione della missione scientifica della NASA”. Ciascuno degli esperimenti proposti farebbe qualcosa che nessun altro telescopio o missione della NASA può fare, colmando importanti lacune nella nostra comprensione dell’universo nel suo insieme”.
Aspera è un SmallSat che studierà l’evoluzione della galassia. Attraverso osservazioni alla luce ultravioletta, esaminerà il gas caldo nello spazio tra le galassie, chiamato mezzo intergalattico, e l’afflusso e il deflusso di gas dalle galassie. Il mezzo intergalattico è una componente importante dell’universo, ma è misurato male; Aspera chiuderebbe questo divario. L’investigatore principale è Carlos Vargas dell’Università dell’Arizona.
Pandora è un SmallSat che studierà 20 stelle e i loro 39 esopianeti nella luce visibile e infrarossa. Ha lo scopo di districare i segnali dalle stelle e dalle atmosfere planetarie. Capire come i cambiamenti nella luce delle stelle influenzano le misurazioni degli esopianeti è un problema eccezionale nella ricerca di pianeti abitabili oltre il sistema solare. L’investigatrice principale è Elisa Quintana del Goddard Space Flight Center della NASA.
StarBurst è un SmallSat che rileverà i raggi gamma ad alta energia da eventi come le fusioni di densi resti stellari chiamati stelle di neutroni. Ciò fornirebbe preziose informazioni su tali eventi, che vengono rilevati anche attraverso le onde gravitazionali dagli osservatori sulla Terra. Questi eventi sono dove si formano la maggior parte dei metalli pesanti nell’universo, come l’oro e il platino.
Ad oggi, solo uno di questi eventi è stato osservato simultaneamente nelle onde gravitazionali e nei raggi gamma; StarBurst ne troverebbe fino a 10 all’anno. L’investigatore principale è Daniel Kocevski del Marshall Space Flight Center della NASA.
PUEO è una missione in mongolfiera progettata per il lancio dall’Antartide che rileverà segnali da neutrini ad altissima energia, particelle che contengono preziosi indizi sui processi astrofisici a più alta energia, inclusa la creazione di buchi neri e fusioni di stelle di neutroni. I neutrini viaggiano indisturbati attraverso l’universo, trasportando informazioni su eventi a miliardi di anni luce di distanza.
PUEO sarebbe l’indagine più sensibile mai condotta sui neutrini cosmici ad altissima energia. L’investigatore principale è Abigail Vieregg dell’Università di Chicago. Dopo un’ulteriore definizione, questi quattro studi concettuali saranno sottoposti a una revisione dello studio concettuale prima di essere approvati per il volo.
Il programma Pioneers offre opportunità ai ricercatori di inizio e metà carriera di proporre esperimenti innovativi e condurre per la prima volta indagini scientifiche spaziali o suborbitali.
“Attraverso questo programma progettato per attrarre giovani professionisti, abbiamo ricevuto due dozzine di grandi idee da una coorte diversificata di innovatori presso università, laboratori di ricerca e centri della NASA”, ha affermato Paul Hertz, direttore della divisione astrofisica della NASA presso la sede della NASA a Washington.
I principali investigatori devono essere creativi nel progettare missioni per contenere le spese, poiché il limite di costo per una missione Pioneers è di 20 milioni di dollari. Questo prezzo basso è in parte consentito dalla fiorente industria dei piccoli satelliti per l’osservazione della Terra e l’accesso a Internet, consentendo ai ricercatori di acquistare veicoli spaziali pronti all’uso. Inoltre, è possibile utilizzare telescopi sviluppati da altre agenzie governative, piuttosto che partire da zero.
Il programma stesso è un esperimento per la NASA. L’agenzia non ha mai sollecitato proposte per questo tipo di esperimenti di astrofisica a limiti di costo così bassi con vincoli così stretti. Alcuni dei concetti potrebbero, in seguito a ulteriori studi, richiedere un budget maggiore, il che significa che alla fine non sarebbero approvati per il volo attraverso il programma Pioneers.
“Non sappiamo se c’è una grande astrofisica che può essere fatta in un satellite da 20 milioni di dollari, ma abbiamo sfidato la comunità e ci hanno inviato molte proposte innovative”, ha detto Hertz. “Ora, siamo entusiasti di vedere se possono offrire.”