NASA在帕里斯汀的夏季高空科学气球发放计划 / 四六文摘

德克萨斯州，帕里斯汀——哥伦比亚科学气球中心坐落于德史萨斯州帕里斯汀市郊，只要天气好，这里将会成为最著名的NASA气球发放基地。该发放计划是基地夏季气球发射计划的一部分，2016年恢复了中断长达9年的气球发射活动。今年的活动会涉及到三个有效载荷的发射。

帕里斯汀居民所说的“气球基地”的悠久历史可追溯到1962年，由NCAR建成，位于靠近帕里斯汀机场的地域。有些时候，“气球基地”是美国和全世界最繁忙的平流层气球发射场之一。如果你想更进一步挖掘它的历史，我建议你去阅读由Dwight Bawcom撰写的文章，他是该设施长达13年的现场经理。

让我们把目光重新放回到现在，去更多的了解一下有关气球搭载的仪器的内容。

第一个载荷是球载红外干涉双子望远镜（BETTII），它是NASA戈达德太空中心联合马里兰大学、约翰霍普金斯大学，卡迪夫大学和伦敦大学学院，在日本远红外望远镜实验团队的协助下合力完成的科技成果。BETTII是一种球载干涉仪，将为远红外光谱中的观测提供更精细的分辨率，为未来的太空观测平台铺平道路。如下图，我们可以看到从“建设空间边缘干涉仪：BETTII的方向和相位控制系统”获取的该仪器的3D渲染图。

BETTII是第一个球载“直接检测”干涉仪，它将两个不同望远镜的光相干地组合在一起，以此来提供更高的角度分辨率。为了提供BETTII所需要频数，需要两个相隔8米的采集器，一个能捕获微弱红外辐射的低温仪器，具有卓越表面品质的光学元件和一辆能承受非常大的温度变化、非常大的指示误差和着陆时剧烈冲击的缆车。由于合适的发射窗口关闭，这将是去年从Fort Sumner取消航班后第二次尝试发射BETTII。（这个载荷已经发射，在回收的时候出现了失误，仪器坠落。详情见公众号昨天报道。）

第二台将要在活动期间放飞的仪器是SuperBIT望远镜。

首字母缩写词代表超压球载成像望远镜，它是由多伦多大学主导，达勒姆大学、普林斯顿大学和喷气推进实验室参与，共同研发出的仪器。

SuperBIT是一种可在从可见光到近紫外线波段（300-900微米）下工作的宽场仪器，其被设计用于在0.5度的视角范围内实现20毫秒的图像稳定性，整合时间周期范围为10-30分钟。SuperBIT能够进行宽场受限衍射的观测，这需要使用强、弱透镜来绘制出数百个星系团中暗物质的分布。此外，SuperBIT非常适合与太阳系行星和外星行星研究相关的实验。这将是继2015年第一次从加拿大蒂明斯放飞气球，去年第二次从巴勒斯坦放飞气球之后的第三次仪器载荷任务。其最终目标正如其名，就是在NASA超压气球上进行长时间飞行。

事实上，球载光学天文学是一个无人问津的研究领域。在SuperBIT之前与之唯一相关的项目是著名的Stratoscope II，这是一个巨大的望远镜，在1967年至1973年之间，几次的飞行表现出较高的方向精度和图像稳定性。然而，对这种“Godzillian”仪器的指向机械结构的某些限制，需要大量有效的后期图像处理才能给出科学实用的结果，从而严重制约了其功能。

最后一台将要发放的仪器称为PIPER（原始膨胀极化探测器），它是一种球载式望远镜，其设计目标旨在大角度尺度上测量宇宙微波背景（CMB）的极化。PIPER的任务目标是寻找在早期宇宙膨胀时期激发的原始重力波信号。它是NASA戈达德太空飞行中心的天体物理学家研究开发的。

PIPER部分继承于过去的ARCADE实验，该实验在2001年至2006年间，执行了几次成功的球载任务。PIPER的两台望远镜安装在最初被ARCADE使用的3500升开放式液氦桶中。这是一种非常创新的设计，因为用液氦冷却的望远镜和周围环境之间没有窗口，PIPER的一个特性是利用气化流出的氦气来防止飞行高度上的空气在光学器件上冷凝。这种不同寻常的低温设计提供了10倍于其他宇宙微波背景（CMB）仪器的绘图速度，从而允许PIPER在一夜之间便飞过新墨西哥的敏感地带，否则需要从南极进行10天的航行。该仪器还结合了所谓的可变极化调制器（PVM），它将偏振光与非偏振光分离，以确保只有前者才能到达PIPER的光学器件。

在2016年的秋天，PIPER为新墨西哥州Fort Sumner的第一个工程项目飞行做好了准备，但最后任务被取消了。在三次发射尝试中，为了维持望远镜的冷却，PIPER消耗了近8000升液氦。

twitter上找了一个PiPER探测器的组装过程，分享一下。中间缺了2张图。