Przestrzeń kosmiczna nie jest tak zimna i niegościnna jakby się mogło wydawać. Region między gwiazdami jest często opisywany jako próżnia, jednak w rzeczywistości wypełnia go w większości gaz, którego temperatura może sięgać milionów stopni. Źródłem ciepła są eksplozje kosmiczne takie jak wybuchy supernowych. Już wkrótce naukowcy otrzymają do dyspozycji nowe narzędzie do badania tego niedocenianego obszaru. Obecnie na 8 stycznia NASA planuje wystrzelenie CHIPS, Cosmic Hot Interstellar Plasma Spectrometer – satelity, który jako pierwszy zmierzy promieniowanie ultrafioletowe tego tak rozproszonego ośrodka.
Większość teleskopów, tak jak na przykład Kosmiczny Teleskop Hubble’a, ma za zadanie patrzeć jak najgłębiej i najdalej w Kosmos, tym samym obserwując tylko mały skrawek nieba. Pole widzenia CHIPSata będzie miało rozmiary 6 na 25 stopni. To więcej niż odległość między kciukiem a małym palcem na wyciągniętej dłoni. To znacznie więcej niż pole widzenia Hubble’a, które ma wielkość główki orzełka jednogroszówki trzymanej w dłoni.
CHIPS nie będzie jednak wykonywał zdjęć, lecz spektrografię skrajnego promieniowania ultrafioletowego, w które emituje pył podgrzany na przykład w wyniku eksplozji supernowej. Analiza promieniowania pozwoli wyznaczyć charakterystykę ośrodka, określić skład, gęstość i ciśnienie panujące w obłoku gazu. Ma odpowiedzieć na pytanie, jak powstają gorące bąble gazu, a co ważniejsze, jak szybko stygną.
„Zasadniczo CHIPS obserwuje duży obszar nieba i zbiera spektrum całego światła z tego obszaru” – mówi Mark Hurwitz, kierujący misją. – „Mamy nadzieję zaobserwować emisję gorącej plazmy, która, jak się uważa, wypełnia większość przestrzeni w odległości kilkuset lat świetlnych od Słońca„. Wykryte promieniowanie będzie niezwykle słabe.
Taka plazma wypełnia obszar zwany przez astronomów Lokalnym Bąblem, którego średnica wynosi około 600 lat świetlnych. Zawiera on bardzo wiele gwiazd, jednak jest tylko małym obszarem w rogu Drogi Mlecznej. Powstał około 10 milionów lat temu a jego środek znajduje się prawdopodobnie w pobliżu Słońca.
W skład gazu w Bąblu wchodzi głównie wodór i hel o temperaturze miliona kelwinów – 200 razy większej niż temperatura powierzchni Słońca. Jednak gaz nie podpala wszystkiego z czym wejdzie w kontakt, gdyż choć tak gorący, jest bardzo rozproszony. Jak mówią astronomowie – słaby. W „filiżance” przestrzeni kosmicznej z omawianej okolicy znalazłby się najwyżej jeden atom podgrzanego gazu. Lokalny Bąbel znajduje się w do 1000 razy gęstszym skupisku gazu. Naukowcy podejrzewają, że sam Bąbel został podgrzany w wyniku serii eksplozji supernowych. Celem misji jest również stwierdzenie, co dzieje się na granicy bąbla.
„Chcemy obserwować gorący gaz pozostały po pewnych historycznych wydarzeniach” – mówi Hurwitz. – „Interesuje nas, czy znajdujemy się w środku bąbla, czy może tak być, że promieniowanie jest silniejsze po jednej jego stronie niż po drugiej, czy są jakieś poszlaki świadczące, że po jednej stronie gaz jest zimniejszy. To wszystko może nam powiedzieć więcej o przyczynie ogrzania gazu„.
Dane uzyskane przez CHIPS pomogą naukowcom zrozumieć również inne procesy zachodzące we Wszechświecie. Po pierwsze, zrozumienie jak ochładza się gaz wniesie informacje do modelu rozpraszania się energii powstałej w wybuchu supernowej. Po drugie, ponieważ takie „lokalne bąble” są cegiełkami budującymi galaktyki, CHIPS może pomóc zrozumieć procesy zachodzące w skali galaktyki.
„Pełną gwiazd galaktykę można porównać do ekosystemu” – mówi Hurwitz. – „Nowe gwiazdy powstają z chmury gazu międzygwiezdnego. Niektóre z nich będą masywne i pod koniec życia wybuchną jako supernowe, w ten sposób tworząc bąble gorącego gazu i stając się źródłem fali uderzeniowej, która w niektórych wypadkach może zapoczątkować proces tworzenia się nowych gwiazd w gęstych obłokach gazu, które taka fala napotka. W galaktyce toczą się całe cykle życia„.
Galaktyki z kolei budują Wszechświat. „Gorący gaz wypełnia tak duże obszary Wszechświata, że bardzo dużo zależy od tego, ile go jest. To wpływa na całą strukturę Wszechświata” – podsumowuje profesor Bryan Penprase z Pomona College w Kalifornii.
CHIPS został zbudowany przez Space Sciences Laboratory znajdujące się przy University of California w Berkeley oraz firmę SpaceDev. Koszty misji są niskie, w granicach 15 milionów dolarów. Satelita ma działać przez rok. To pierwsza misja wybrana przez NASA w ramach programu uniwersyteckiego Explorer.
CHIPS to 45 kilogramowy satelita rozmiarów większej walizki. Wystrzelony zostanie jako ładunek dodatkowy wraz z satelitą ICESat przez rakietę Delta II z Vandenberg Air Force Base. Start rakiety przełożono z 19 grudnia 2002 roku na 8 stycznia 2003 z powodu obaw technicznych dotyczących oddzielenia się ładunku od rakiety.
Na zdjęciu satelita CHIPS w laboratorium. Satelita mieści sześć instrumentów, które znajdują się pod małym dyskiem w centrum, na przeciwległym końcu.Instrumenty te posłużą do badania ośrodka międzygwiezdnego. Czarne prostokąty to baterie słoneczne.
FTP z orbity
Niewysoki budżet spowodował, że inżynierowie zwrócili się ku innym, tańszym sposobom kierowania misją i komunikacji z Ziemią. Satelitą będzie można kierować przez Internet, z dowolnego miejsca na Ziemi z dostępem do sieci. Komunikacja opierać się będzie na powszechnie używanych protokołach TCP/IP i FTP. Będzie to pierwsza misja, w której zastosowano takie rozwiązanie.
Większość z wysokobudżetowych misji NASA używa własnego nadajnika radiowego jak również innych linii komunikacyjnych do przesyłania danych do różnych ośrodków badawczych misji na Ziemi. Związane z tym koszty, w tym również „roboty papierkowej”, są za duże dla tak małej misji jak CHIPS. Wielkie misje są tajne, a do ich obsługi każdorazowo pisane jest nowe oprogramowanie. Stacje naziemne przekazują między sobą dane za pomocą odpowiednich protokołów zintegrowanych z oprogramowaniem.
Misja CHIPS używa ogólnie dostępnego oprogramowania. Dodatkowo, korzystanie z Internetu zapewnia dużą mobilność. Ochrona danych jest natomiast podobna do tej, jaka jest stosowana w przypadku transakcji dokonywanych przez Internet.
Również do budowy satelity użyto komercyjnie dostępnych części. „Mam nadzieję, że to wszystko zadziała” – mówi Hurwitz.
