NASAs BurstCubeein schuhkartongroßer Satellit, der die stärksten Explosionen im Universum untersuchen soll auf dem Weg zur Internationalen Raumstation.
Das Raumschiff reist an Bord von SpaceX 30. Kommerzielle Nachschubdienste Die Mission startete am Donnerstag, dem 21. März, um 16:55 Uhr EDT vom Launch Complex 40 der Cape Canaveral Space Force Station in Florida. Nach der Ankunft an der Station wird BurstCube ausgepackt und später in die Umlaufbahn entlassen, wo er kurze Zeiträume aufspürt, ortet und untersucht Gammastrahlenausbrüche– kurze Blitze hochenergetischen Lichts.
„BurstCube mag klein sein, aber neben der Untersuchung dieser extremen Ereignisse testet es auch neue Technologien und liefert wichtige Erfahrungen für junge Astronomen und Luft- und Raumfahrtingenieure“, sagte Jeremy Perkins, BurstCubes Hauptforscher am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
Kurze Gammastrahlenausbrüche treten normalerweise nach Kollisionen von Neutronensternen auf, den superdichten Überresten massereicher Sterne, die in Supernovae explodierten. Die Neutronensterne können auch Gravitationswellen aussenden, also Wellen im Gefüge der Raumzeit, wenn sie spiralförmig zusammenlaufen.
Astronomen sind daran interessiert, Gammastrahlenausbrüche sowohl mit Licht- als auch mit Gravitationswellen zu untersuchen, da ihnen beides etwas über unterschiedliche Aspekte des Ereignisses vermitteln kann. Dieser Ansatz ist Teil einer neuen Art, den Kosmos zu verstehen Multimessenger-Astronomie.
Durch die Kollisionen, die kurze Gammastrahlenausbrüche erzeugen, entstehen auch schwere Elemente wie Gold und Jod, ein wesentlicher Bestandteil des Lebens, wie wir es kennen.
Derzeit ist die einzige gemeinsame Beobachtung von Gravitationswellen und Licht aus demselben Ereignis – genannt GW170817– war im Jahr 2017. Es war ein Wendepunkt in der Multimessenger-Astronomie, und die wissenschaftliche Gemeinschaft hofft und bereitet sich seitdem auf weitere gleichzeitige Entdeckungen vor.
„Die Detektoren von BurstCube sind so ausgerichtet, dass wir Ereignisse in einem weiten Bereich des Himmels erkennen und lokalisieren können“, sagte Israel Martinez, Forschungswissenschaftler und BurstCube-Teammitglied an der University of Maryland, College Park und Goddard.
„Unsere aktuellen Gammastrahlenmissionen können zu jedem Zeitpunkt nur etwa 70 % des Himmels sehen, weil die Erde ihnen die Sicht versperrt. Wenn wir unsere Abdeckung mit Satelliten wie BurstCube erhöhen, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, dass wir mehr Ausbrüche gleichzeitig mit der Entdeckung von Gravitationswellen fangen.“
Das Hauptinstrument von BurstCube erkennt Gammastrahlen mit Energien zwischen 50.000 und 1 Million Elektronenvolt. (Zum Vergleich: Sichtbares Licht liegt zwischen 2 und 3 Elektronenvolt.)
Wenn ein Gammastrahl in einen der vier Detektoren von BurstCube eintritt, trifft er auf eine Cäsiumiodidschicht, einen sogenannten Szintillator, der ihn in sichtbares Licht umwandelt. Das Licht gelangt dann in eine weitere Schicht, eine Anordnung aus 116 Silizium-Photomultipliern, die es in einen Elektronenimpuls umwandelt, den BurstCube misst. Für jeden Gammastrahl sieht das Team einen Impuls in der Instrumentenanzeige, der die genaue Ankunftszeit und Energie angibt. Die abgewinkelten Detektoren informieren das Team über die allgemeine Richtung des Ereignisses.
BurstCube gehört zu einer Klasse von Raumfahrzeugen namens CubeSats. Diese kleinen Satelliten gibt es in verschiedenen Standardgrößen, basierend auf einem Würfel mit einem Durchmesser von 10 Zentimetern (3,9 Zoll). CubeSats bieten einen kostengünstigen Zugang zum Weltraum, um bahnbrechende Wissenschaft zu ermöglichen, neue Technologien zu testen und die nächste Generation von Wissenschaftlern und Ingenieuren in der Entwicklung, Konstruktion und Erprobung von Missionen auszubilden.
„Wir konnten viele Teile von BurstCube bestellen, wie etwa Solarpaneele und andere Standardkomponenten, die für CubeSats standardisiert werden“, sagte Julie Cox, Maschinenbauingenieurin von BurstCube bei Goddard. „Dadurch konnten wir uns auf die neuartigen Aspekte der Mission konzentrieren, wie die selbst hergestellten Komponenten und das Instrument, das zeigen wird, wie eine neue Generation miniaturisierter Gammastrahlendetektoren im Weltraum funktioniert.“
BurstCube wird vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, geleitet. Die BurstCube-Zusammenarbeit umfasst die University of Alabama in Huntsville; die University of Maryland, College Park; die Universität der Jungferninseln; die Universities Space Research Association in Washington; das Naval Research Laboratory in Washington; und das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville.