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中国科学报：廉价气球望远镜欲“挑战”太空望远镜


中国科学报：廉价气球望远镜欲“挑战”太空望远镜
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【中国科学报：廉价气球望远镜欲“挑战”太空望远镜】2019年 ， 在加拿大上空18小时的气球飞行中 ， SuperBIT保持稳定并拍摄了清晰的照片 。
图片来源：SUPERBITCOLLABORATION
没有什么仪器比美国宇航局（NASA）耗资50亿美元的哈勃太空望远镜更能揭示太空的奥秘了 ， 但一些研究人员认为 ， 只要花费200万美元 ， 用气球将望远镜吊到太空边缘 ， 它就能实现哈勃望远镜的某些功能 。 近日 ， 相关研究团队报道 ， 在2019年9月的一次飞行中 ， 超高压气球承载成像望远镜（SuperBIT）展现了保持稳定的能力 ， 以及接近哈勃望远镜分辨率的为遥远恒星精细成像的能力 。
“这实际上是可行的 。 ”SuperBIT成员、多伦多大学天文学家BarthNetterfield说 。 “这是非常令人惊叹的 。 ”未参与该项目的伦敦大学学院天文学家RichardEllis说 ， 低成本、快速旋转的气球望远镜带来了新机遇 ， “如果有人想出了一个绝妙的主意 ， 气球马上就能实现 。 ”
哈勃望远镜在地球大气层上空运行 ， 观测清晰度仅受其2.4米大小镜面的限制 。 气球携带的望远镜漂浮在几十公里高的高空、99%的大气层之上 ， 如果科学家能在气球飘浮和旋转时稳定其指向 ， 也会有类似的优势 。 SuperBIT研究者在发表于《科学仪器评论》的一篇论文中表示 ， 他们已经解决了这个问题 。
SuperBIT采用了最先进的轴承和无刷电机使运动平稳 ， 而确定方向涉及陀螺仪、天空图像和导航星 。 在2019年9月于加拿大北部进行的18个小时的飞行中 ， SuperBIT飞行得非常稳定 ， 其分辨率达到了约260毫弧秒 ， 达到了其0.5米镜面的理论极限 。
为与太空望远镜竞争 ， 气球承载的望远镜必须在空中停留许多夜晚 ， 而这就是新型超压气球的用武之地 。 为避免破裂 ， 一个普通的气球必须在白天最热时放出氦气 ， 因为它在晚上下沉之前会膨胀和上升 。 几天之后 ， 这种上下浮动的气球会因氦气太少而无法停留在高空 。 然而 ， 更坚固的超压气球保持了稳定的体积 ， 不释放氦气 ， 能在恒定的高度巡航数周 。 NASA气球项目科学家ThomasHams说 ， 2009年 ， NASA的一个超压气球飞行了54天 。 “我们很快就会看到这类飞行更加频繁地出现 。 ”他说 。
NASA计划每年发射一个超压气球 ， SuperBIT的研究人员希望能在2021年发射一个 。 “这次飞行将追踪宇宙中神秘暗物质的分布 。 ”英国杜伦大学宇宙学家、SuperBIT项目的共同领导人RichardMassey说 。
Massey用哈勃做过类似的工作 ， 但SuperBIT有宽视野照相机 ， 可以比哈勃覆盖更多的天空 。 它可以在有类似目标的太空望远镜——比如计划在2022年发射的欧空局欧几里德望远镜升空之前飞行 。
以气球为载体的望远镜面临着自身的挑战 。 在南极洲 ， NASA只在夏季发射气球 ， 那时天气比较温和 ， 但是持续的日光排除了光学天文学的可能性 。 因此 ， Super-BIT的科学气球将不得不从中纬度地区发射 ， 或许从新西兰的一个NASA设施发射 ， 在那里出发 ， 它的大部分时间将在海洋上空度过 。 这使得将数据下载变得非常困难 ， 因此SuperBIT团队测试了一种当有效载荷在陆地上时丢弃硬盘的系统 。 此外 ， 气球上的望远镜在着陆时也会受到撞击 。 “在刚进行的飞行中 ， 它被拖过一片森林 ， 砍掉了50棵树 。 ”Netterfield透露 。
Ellis说 ， 气球上的望远镜可能仅限于小的应用 ， 但SuperBIT团队有更大的野心 。 他们正在研制1.5米长的气球望远镜“后继者” 。 SuperBIT成员、普林斯顿大学天体物理学家WilliamJones说 ， 只要花费约9000万美元 ， 它就可以部分替代哈勃望远镜 。 “很多人都想拥有哈勃望远镜所拥有的能力 ， ”他说 ， “一旦证明了这是可行的 ， 就应该抓住每一个机会让它飞起来 。 ”


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