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美国超压航空气球携带探测仪器扫描天空(附图

  
伦敦时间12月28日21:16,美国宇航局(NASA)工作人员在南极麦克默多站附近充气并了一枚532000立方米的航空气球。这是“超压”设计有史以来最大的一项测试,该设计使得气球能够比传统的科学气球在空中停留更久的时间。
据科学家预测,该气球飞行时间将找过100天。在空中停留的时间越久意味着越多的科研。据介绍,新的超压气球携带了一个γ射线望远镜,旨在寻找中流动的高能光子。它被称为康普顿分光仪与成像仪(COSI),能够探测这些太空中的γ射线来自于哪里,从而有助于阐释各种天文学谜团。
科学家提出用气球来研究黑洞的想法是因为使用火箭发射望远镜成本较高,如果使用高空氦气球就可以压低成本,但是观测效果可能不及轨道望远镜。该项目负责人、加利福尼亚大学伯克利分校物理学家StevenBoggs表示,COSI是第一个从一开始便设计用来使用NASA的超压技术的有效科学载荷。其前身利用液氮进行冷却,这意味着这种冷却方式不到10天就会失效。而COSI携带了一个机械冷却器,因此没有“液氮耗尽”的那一天。
COSI在一天的时间里能够扫描约50%的“头顶”的天空。它的一个主要任务便是测量来自γ射线暴、黑洞、脉冲星及其他现象的γ射线流的极化状况。气球飞行的时间越长,它能够搜集的数据便越多。Boggs说:“这项研究的关键便是气球飞行的时间。”
NASA一直在推进其气球计划的扩大化,从而在没有钱发射人造卫星的前提下,在地球大气层中安置更多的有效科学载荷。此前,NASA使用传统科学气球获得的最长飞行纪录是55天;超压气球飞行纪录54天。
传统的氦气球会在夜晚收缩,这是因为随着气温降低,其内部的气体压力会随之减小。而减少的体积使得气体失去浮力,进而降低高度。这些气球会在白天恢复一定的高度,但是经常性地起伏让它们难以采集到干净的数据。而主动调整波动需要放气以及投下压舱物,这两种做法都会气球的飞行时间。
与此形成对照的是,超压气球嵌入的围绳使得它们的体积能够大体保持一致,从而有助于这些气球以一种被动的方式保持在相对恒定的高度上。弗吉尼亚州瓦勒普斯飞行研究所NASA气球项目办公室负责人DeboraFairbrother表示:“在太阳落山后,它给了我们一个稳定的高度。”
NASA之前于2012年在基律纳测试了其532000立方米的超压气球,但新升空的气球第一次携带了有效科学载荷。其科学载荷重量为2300公斤,飞行高度约为距地面33.5千米。
Fairbrother表示,由于飞行可能持续100天甚至更久,NASA不得不得到一些国家的许可,例如,以防这个气球飘到这些国家的领空之上。而传统气球由于仅会飞行几周,因此只会被极地风吹着环绕南极一到两圈。如果COSI像预期飞得那样远,则将很可能离开南极向北飞去。

更新时间:2018-09-27 20:28  标签:

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