Ballontelescoop GUSTO gaat op verkenning tussen de sterren

NASA’s ballontelescoop GUSTO is op oudejaarsdag opgelaten vanaf Antarctica. Het ver-infrarood observatorium voert de eerste grote-schaal verkenning uit van drie elementen binnen stofwolken tussen de sterren, inclusief hun snelheid. GUSTO is uitgerust met drie 8-pixel camera’s, waaronder die geleverd door het Netherlands Institute for Space Research SRON uit Leiden en de TU Delft.

GUSTO staat voor ‘NASA’s Galactic/Extragalactic ULDB Spectroscopic Terahertz Observatory’. Het is een ballonobservatorium dat 55 dagen door de atmosfeer blijft zweven op 36 kilometer hoogte boven Antarctica. GUSTO wordt gedragen door een Ultra-Long Duration heliumballon, ter grootte van een voetbalveld, en bestaat uit een telescoop van één meter in diameter en een cryogeen instrument met supergeleidende detectoren die werken bij -269 °C.

Het observatorium heeft drie camera’s voor ver-infraroodstraling van 1,4 en 1,9 en 4,7 teraHertz om emissielijnen te detecteren van respectievelijk geïoniseerd stikstof (NI), koolstof (CII) en zuurstof (OI) in het interstellaire medium (ISM)—het gas en stof tussen de sterren. SRON en TU Delft hebben de zuurstof-camera gemaakt en bijgedragen aan de ontwikkeling van de andere twee camera’s.

Rustig weer
Om opgelaten te worden zijn rustige omstandigheden vereist op het ruige continent. Daarom werd de eerste lanceerpoging pas kort van tevoren gepland. De windsnelheid mag niet boven de tien kilometer per uur liggen, waarbij de windrichting overal dezelfde moet zijn tussen de grond en driehonderd meter hoogte. Bovendien moet de circumpolaire vortex in de stratosfeer boven Antarctica zijn gevormd. Uiteindelijk vonden de onderzoekers de ideale omstandigheden op oudejaarsdag.

Vortex
GUSTO vliegt met de vortex mee in een cirkelbeweging op 36 kilometer hoogte. Normaal gesproken duurt dit langer dan 55 dagen, maar als de vortex aan kracht inboet zal Gusto naar buiten spiraleren en daalt de observatie-efficiëntie omdat Gusto soms in het donker terechtkomt. De zonnepanelen krijgen minder zonlicht en bovendien ontstaat er een temperatuurverschil tussen dag en nacht. Uiteindelijk belandt het observatorium in zee of op het Australische continent.

De Gusto-missie wordt geleid door de University of Arizona. SRON en TU Delft hebben de zogenoemde Hot Electron Bolometer multi-pixel (heterodyne) camera’s geleverd en een faserooster om een multi-beam lokale oscillator te creëren uit een enkele 4,7 THz quantum cascase laser. De lokale oscillator helpt de detectoren om de exacte kleur te bepalen van het inkomende ver-infrarode licht. Bovendien is Jose Silva (SRON) ter plaatse namens het Nederlandse GUSTO-team om bij te dragen aan de vluchtcampagne.

Leiden Science