Ученые предложили новый способ исследования атмосфер экзопланет — с помощью инфракрасного аппарата EXoplanet Climate Infrared Telescope (EXCITE), установленного на высотном аэростате. Аппарат способен подниматься примерно на 40 километров над поверхностью Земли и вести непрерывные наблюдения в течение нескольких суток.
Миссия создается как более доступная альтернатива крупным космическим обсерваториям. В отличие от кратковременных наблюдений транзитов экзопланет, система EXCITE будет измерять так называемые фазовые кривые — изменения излучения планеты на протяжении всей ее орбиты. Это позволит получить более полное представление о температуре и составе атмосферы.
Исследование опубликовано на портале препринтов arXiv.
Трехмерная «погода» далеких миров
Особенно перспективным объектом наблюдений являются «горячие юпитеры» — газовые гиганты, расположенные очень близко к родительским звездам и часто вращающиеся вокруг них в гравитационной синхронизации, как Луна вокруг Земли. В результате одна сторона планеты постоянно освещена и невероятно горяча (2000-3000K), а другая остается темной и относительно «прохладной».
Наблюдая за динамикой границы дневной и ночной сторон, исследователи надеются построить трехмерные карты температуры и химического состава атмосферы, а также определить давление на разных высотах.
По словам авторов работы, подобные данные помогут создавать «долготные карты погоды» экзопланет и находить области с максимальной и минимальной температурой.
Плюсы и минусы проекта
У EXCITE даже есть некоторые преимущества перед такими телескопами, как «Джеймс Уэбб» и «Хаббл». У «Джеймса Уэбба» существует слабое место — режим PRISM, который мог бы отслеживать фазовые кривые, слишком чувствителен к ярким звездам-кандидатам, так как их свет перегружает датчик.
Уязвимостью «Хаббла» является его положение на орбите: из-за низкой околоземной орбиты он регулярно попадает в тень Земли и выходит из нее, что приводит к резким перепадам температуры, требующим времени стабилизации, а значит, и к перерывам в наблюдениях, которые необходимы для получения полной фазовой кривой.
Чтобы доказать, что система работоспособна, исследователи провели тестовый полет еще в августе 2024 года. EXCITE парил над Форт-Самнером, штат Нью-Мексико, в течение 10 часов, чтобы протестировать оборудование. Гондола могла стабилизироваться с точностью до угловой секунды, а криогенная система, необходимая для охлаждения инфракрасных детекторов и оптики, работала безупречно. Однако большинство летных испытаний пока не обходится без проблем. Вышла из строя система GPS, а алюминиевый корпус, в котором находятся подшипники, деформировался, из-за чего телескоп не мог менять угол наклона.
Именно такие трудности можно ожидать при летных испытаниях новой технологии, и инженеры уже работают над их устранением. Они надеются, что летом 2026–2027 годов в Антарктиде состоится более длительный полет. В случае успеха эта миссия может удвоить количество известных научному сообществу фазовых кривых экзопланет. Это значительное достижение для относительно недорогой программы, не предполагающей вывод оборудования в открытый космос..
Еще об использовании воздушного шаров для исследования Земли и космоса мы писали тут.