Les dirigeables antarctiques de la NASA : voyages scientifiques au-dessus de la glace

NASALa campagne de ballons de longue durée en Antarctique comprend la mission GUSTO visant à cartographier le voie Lactée et d’autres missions de mesure des rayons cosmiques et de tests technologiques. La campagne profite des conditions estivales de l’Antarctique pour des vols prolongés dans l’espace proche.

La NASA lance sa campagne annuelle de ballons de longue durée en Antarctique vers le 1er décembre, qui comprend trois vols de ballons scientifiques dont le lancement est prévu depuis le camp de ballons de longue durée (LDB) près de la station McMurdo, en Antarctique. Les ballons sans pression de la taille d’un stade de la NASA prendront en charge un total de cinq missions sur des vols de longue durée, dont une mission visant à battre le record de vol en ballon lourd et de longue durée de la NASA, qui s’élève à 55 jours, 1 heure et 34 minutes.

« La campagne annuelle de ballons de longue durée en Antarctique est l’événement phare du programme pour les missions de longue durée », a déclaré Andrew Hamilton, chef par intérim du Bureau du programme de ballons (BPO) de la NASA. « L’environnement et les conditions de vent stratosphérique offrent une opportunité unique et précieuse de réaliser des missions dans un environnement proche de l’espace pendant des jours ou des semaines à la fois. L’équipe BPO est ravie de soutenir toutes nos missions cette année.

Une charge utile de ballon scientifique est en cours de préparation pour le lancement à la station McMurdo, en Antarctique. Crédit : Wallops Flight Facility de la NASA

GUSTO : le point culminant de la campagne

En tête d’affiche de la campagne de cette année, la mission de l’Observatoire spectroscopique térahertz galactique/extragalactique de l’ULDB (GUSTO). Cette mission d’astrophysique est gérée par le bureau du programme Explorers de la NASA au Goddard Space Flight Center. La mission est dirigée par le chercheur principal Christopher Walker de l’Université de l’Arizona avec le soutien du laboratoire de physique appliquée de l’Université Johns Hopkins.

GUSTO visera plus de 55 jours de vol au-dessus du ciel de l’hémisphère sud pour cartographier une grande partie de la Voie lactée, y compris le centre galactique et le Grand Nuage de Magellan à proximité. Le télescope GUSTO est équipé de détecteurs très sensibles pour les raies d’émission du carbone, de l’oxygène et de l’azote. La mesure de ces raies d’émission donnera à l’équipe GUSTO un aperçu approfondi du cycle de vie complet du milieu interstellaire, la matière cosmique trouvée entre les étoiles.

Les observations scientifiques de GUSTO seront effectuées depuis l’Antarctique pour permettre un temps d’observation suffisant en altitude, un accès aux objets astronomiques et à l’énergie solaire fournie par l’été austral dans la région polaire.

Un ballon scientifique de la NASA attend son lancement à McMurdo, en Antarctique. Crédit : NASA

Les missions supplémentaires prévues pour la campagne Antarctique LDB comprennent :

• Charge utile sous-orbitale anti-électrons (AESOP-Lite) : La mission, dirigée par une équipe de l’Université du Delaware et de l’Université de Californie à Santa Cruz, mesurera les électrons et les positons des rayons cosmiques. Ces mesures d’électrons seront comparées à Voyager I et II, qui ont atteint l’espace interstellaire et mesurent les électrons des rayons cosmiques depuis 2012 et 2018, respectivement. AESOP-Lite volera sur un Ballon de 60 millions de pieds cubesun vol d’essai destiné à qualifier le ballon pour atteindre des altitudes supérieures à 150 000 pieds, ce qui est supérieur à l’inventaire stratosphérique actuel de la NASA.
• LANCEMENT SOLAIRE MANUEL D’ÉVALUATION DE LONGUE DURÉE (LAURA) : Ce vol d’essai technique, dirigé par le Columbia Scientific Balloon Facility de la NASA, utilisera des panneaux solaires pour étendre la capacité scientifique de la plate-forme de lancement manuel de quelques jours de vol à des vols de longue durée. Les ballons lancés à la main ont un volume environ 40 fois plus petit que les ballons lourds et ont un temps de vol limité en raison de la quantité et du poids des batteries utilisées pour alimenter les instruments scientifiques et les ballons.
• Anihala (lancement manuel des infrasons de l’Antarctique): Cette charge utile superposée au lancement AESOP-Lite, une mission coopérative entre l’Institut suédois de physique spatiale et le Sandia National Lab, vise à mesurer le bruit de fond naturel dans la stratosphère sur un continent où le son généré par l’homme est largement absent.

Les ballons sans pression comportent des conduits ouverts qui permettent au gaz de s’échapper et empêchent une augmentation de la pression depuis l’intérieur du ballon. L’expansion du gaz se produit lorsqu’il se réchauffe lors de l’ascension du ballon au-dessus de la surface de la Terre ou lors de l’augmentation de la température due au lever du Soleil. Ces ballons, qui ont généralement une durée de vol plus courte en raison de la perte de gaz du cycle jour-nuit, ne peuvent effectuer des missions de longue durée que pendant la lumière du jour constante de l’été dans les régions polaires, où le ballon reste constamment exposé au soleil.

Le Wallops Flight Facility de la NASA, en Virginie, gère le programme scientifique de vols de ballons de l’agence, avec 10 à 15 vols chaque année depuis des sites de lancement du monde entier. Peraton, qui exploite l’installation de ballons scientifiques Columbia (CSBF) de la NASA au Texas, fournit des services de planification de mission, d’ingénierie et d’opérations sur le terrain pour le programme de ballons scientifiques de la NASA. L’équipe du CSBF a lancé plus de 1 700 ballons scientifiques en quelque 40 ans d’opérations. Les ballons de la NASA sont fabriqués par Aerostar. Le programme de ballons scientifiques de la NASA est financé par la division astrophysique de la direction des missions scientifiques du siège de la NASA.