NASA雄心勃勃的新太空任务离不开高空气球的巨大贡献

NASA新的太空任务将探究长期困扰天体物理学家的奥秘:宇宙是如何开始的?是什么使宇宙射线具有如此令人难以置信的能量?

努力都源于NASA的气球科学计划,这个已经持续长达三十年的计划将灵敏的仪器装在巨大的高空气球发射升空,以探索地球的大气层。

PIPER气球任务(Primordial Inflation Polarization Explorer)将在未来几年内多次飞行至20英里高处。球载天文台将探索宇宙存在的第一时刻,寻找证据来证实,在宇宙大爆炸之后,我们新生的宇宙几乎瞬间就扩大了万亿倍。

PIPPER 载荷舱

8月份,起源于高空气球任务的宇宙射线能量和质量仪器(CREAM)搭载在Space X Dragon太空船上送上太空,被安装在它位于国际空间站上的新家中并被称为ISS-CREAM。

在南极准备飞行的高空气球球载CREAM吊舱

现在从距离地球约250英里的位置,这个只有冰箱尺寸大小的设备将为观测这些持续不断射向地球的,来自深空的大量粒子提供前所未有的视角。 ISS-CREAM将不受地球大气阻碍,直接对宇宙射线采样,以更高的速度长时期地测量高能粒子。科学家估计它将收集比以前多十倍的数据。

ISS-CREAM的载荷曾经七次搭乘高空气球飞行,对宇宙射线进行长时间探测和研究,这七次飞行均在南极上空高120,000英尺处盘旋进行。

CREAM项目的发展证明了使用高空气球作为空间仪器测试台的优势。“在大约五年内,高空气球任务可以从科学家头脑中的想法转变为有效载荷的实验飞行。”NASA戈达德航天中心研究员,美国马里兰大学的Jason Link说道“实际上,许多为空间任务设计实验的科学家们都从高空科学气球开始实验。这是研究员和工程师的一个强大的训练场。”

高空科学气球由类似三明治包装的轻质聚乙烯薄膜制成。最常用的高空气球可膨胀到4000万立方英尺,大到足以容纳足球场。它们充满氦气,飞行高度在12万英尺左右,比商用飞机飞行高度高出两倍。这些气球可以携带重达8000磅的有效载荷,大约是三辆小型汽车的重量。

NASA和一些私营企业的高空气球计划仍在继续调查未来使用气球探索其他行星和太空机构的可能性。NASA将重点放在火星,金星和泰坦上,探究是否可能使用科学气球来收集那些卫星和漫游者等平台无法收集的数据。

当然高空气球也不是万无一失的。 BETTII是一个复杂的气球任务,其目的是研究在电磁波谱的远红外线区域发射光线的冷物体,于2017年6月8日发射。第二天,当飞行即将结束时,昂贵的有效载荷脱离降落伞,在12分钟内跌落了13万英尺。

BETTII 载荷吊舱

“BETTII是有史以来比较复杂的气球实验之一。”Goddard的首席研究员Stephen Rinehart表示,“作为一个研究团体,我们了解这个风险,但对于我们来说,利用高空科学气球推进科技进步依然是必要的。”


当然不只是NASA,国内的空间科学任务也离不开高空气球的贡献,最典型的就是HXMT慧眼卫星,最早就是在高空科学气球上进行原理验证的。

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