沒有什么儀器比美國宇航局(NASA)耗資50億美元的哈勃太空望遠鏡更能揭示太空的奧秘了，但一些研究人員認為，只要花費200萬美元，用氣球?qū)⑼h鏡吊到太空邊緣，它就能實現(xiàn)哈勃望遠鏡的某些功能。近日，相關(guān)研究團隊報道，在2019年9月的一次飛行中，超高壓氣球承載成像望遠鏡(SuperBIT)展現(xiàn)了保持穩(wěn)定的能力，以及接近哈勃望遠鏡分辨率的為遙遠恒星精細成像的能力。
“這實際上是可行的。”SuperBIT成員、多倫多大學(xué)天文學(xué)家Barth Netterfield說。“這是非常令人驚嘆的。”未參與該項目的倫敦大學(xué)學(xué)院天文學(xué)家Richard Ellis說，低成本、快速旋轉(zhuǎn)的氣球望遠鏡帶來了新機遇，“如果有人想出了一個絕妙的主意，氣球馬上就能實現(xiàn)。”
哈勃望遠鏡在地球大氣層上空運行，觀測清晰度僅受其2.4米大小鏡面的限制。氣球攜帶的望遠鏡漂浮在幾十公里高的高空、99%的大氣層之上，如果科學(xué)家能在氣球飄浮和旋轉(zhuǎn)時穩(wěn)定其指向，也會有類似的優(yōu)勢。SuperBIT研究者在發(fā)表于《科學(xué)儀器評論》的一篇論文中表示，他們已經(jīng)解決了這個問題。
SuperBIT采用了最先進的軸承和無刷電機使運動平穩(wěn)，而確定方向涉及陀螺儀、天空圖像和導(dǎo)航星。在2019年9月于加拿大北部進行的18個小時的飛行中，SuperBIT飛行得非常穩(wěn)定，其分辨率達到了約260毫弧秒，達到了其0.5米鏡面的理論極限。
為與太空望遠鏡競爭，氣球承載的望遠鏡必須在空中停留許多夜晚，而這就是新型超壓氣球的用武之地。為避免破裂，一個普通的氣球必須在白天最熱時放出氦氣，因為它在晚上下沉之前會膨脹和上升。幾天之后，這種上下浮動的氣球會因氦氣太少而無法停留在高空。然而，更堅固的超壓氣球保持了穩(wěn)定的體積，不釋放氦氣，能在恒定的高度巡航數(shù)周。NASA氣球項目科學(xué)家 Thomas Hams說，2009年，NASA的一個超壓氣球飛行了54天。“我們很快就會看到這類飛行更加頻繁地出現(xiàn)。”他說。
NASA 計劃每年發(fā)射一個超壓氣球，SuperBIT的研究人員希望能在2021年發(fā)射一個。“這次飛行將追蹤宇宙中神秘暗物質(zhì)的分布。”英國杜倫大學(xué)宇宙學(xué)家、SuperBIT項目的共同領(lǐng)導(dǎo)人Richard Massey說。
Massey用哈勃做過類似的工作，但SuperBIT有寬視野照相機，可以比哈勃覆蓋更多的天空。它可以在有類似目標的太空望遠鏡——比如計劃在2022年發(fā)射的歐空局歐幾里德望遠鏡升空之前飛行。
以氣球為載體的望遠鏡面臨著自身的挑戰(zhàn)。在南極洲，NASA只在夏季發(fā)射氣球，那時天氣比較溫和，但是持續(xù)的日光排除了光學(xué)天文學(xué)的可能性。因此，Super-BIT的科學(xué)氣球?qū)⒉坏貌粡闹芯暥鹊貐^(qū)發(fā)射，或許從新西蘭的一個NASA設(shè)施發(fā)射，在那里出發(fā)，它的大部分時間將在海洋上空度過。這使得將數(shù)據(jù)下載變得非常困難，因此SuperBIT團隊測試了一種當有效載荷在陸地上時丟棄硬盤的系統(tǒng)。此外，氣球上的望遠鏡在著陸時也會受到撞擊。“在剛進行的飛行中，它被拖過一片森林，砍掉了50棵樹。” Netterfield透露。
Ellis說，氣球上的望遠鏡可能僅限于小的應(yīng)用，但SuperBIT團隊有更大的野心。他們正在研制1.5米長的氣球望遠鏡“后繼者”。SuperBIT成員、普林斯頓大學(xué)天體物理學(xué)家William Jones說，只要花費約9000萬美元，它就可以部分替代哈勃望遠鏡。“很多人都想擁有哈勃望遠鏡所擁有的能力，”他說，“一旦證明了這是可行的，就應(yīng)該抓住每一個機會讓它飛起來。”(文樂樂)
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