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美释放下一代科学气球测量宇宙射线

2019-02-03 00:11:01

美释放下一代科学气球 测量宇宙射线

原标题:美释放下一代科学气球

携带有效科学载荷可滞空100天

南极罗斯岛的上空。图片来源:NASA

本报讯美国宇航局(NASA)刚刚发射了迄今为止雄心勃勃的科学气球。伦敦时间12月28日21:16,工作人员在南极麦克默多站附近充气并释放了一枚532000立方米的航空气球。这是“超压”设计有史以来的一项测试,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。

如果一切顺利,科学家预测该气球将能够飞行100天甚至更长时间。当前NASA使用传统科学气球获得的长飞行纪录是55天。而超压气球的飞行纪录仅比这短1天,为54天。

在空中停留的时间越久意味着越多的科研成果。新的超压气球携带了一个γ射线望远镜,旨在寻找宇宙中流动的高能光子。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射线来自于那里,从而有助于阐释各种天文学谜团。

该项目负责人、加利福尼亚大学伯克利分校天体物理学家Steven Boggs表示,COSI是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、脉冲星及其他宇宙现象的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。

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,这两种做法都会限制气球的飞行时间。

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Debora Fairbrother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年在瑞典基律纳测试了其532000立方米的超压气球,但新升空的气球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,例如新西兰,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大陆向北飞去。

据悉,由于美国政府在2013年10月关门——这导致大部分的南极研究被取消,本月28日的气球发射已经被拖延了1年之久。(赵熙熙)

原标题:美释放下一代科学气球测量宇宙射线

稿源:人民

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