龐大的氣球幫助天文學(xué)家清楚地觀測太空

編譯 高斯寒

這只氣球的尺寸和足球場一般大，能幫助天文學(xué)家拍攝下無比清晰的太空圖像，花費(fèi)只是哈勃望遠(yuǎn)鏡那樣的軌道望遠(yuǎn)鏡成本的九牛一毛。

超壓氣球搭載成像望遠(yuǎn)鏡（SuperBIT）背后的秘密武器是一個(gè)簡簡單單的氦氣球——這只氣球能飄到地表上方40千米高的地方，在充分膨脹時(shí)，能擴(kuò)大到一個(gè)足球場那般大小。

SuperBIT由來自英國、美國和加拿大的科研人員合作研發(fā)，是一次努力將軌道望遠(yuǎn)鏡和地上天文學(xué)設(shè)施的優(yōu)勢相結(jié)合的嘗試。

常規(guī)的地基天文望遠(yuǎn)鏡必須要面對(duì)一個(gè)事實(shí)：地球大氣層在維持所有人類生命方面干得十分出色，同時(shí)惱人的另一方面是，來自太空的光很難在未受到扭曲的情況下通過大氣層，這使得我們從地面上難以拍攝天文物體的清晰照片。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡之類的軌道望遠(yuǎn)鏡避免了這個(gè)問題，但是那些軌道望遠(yuǎn)鏡的組裝、發(fā)射和運(yùn)作要耗費(fèi)數(shù)十億美元。

SuperBIT團(tuán)隊(duì)將一臺(tái)天文望遠(yuǎn)鏡置于一個(gè)平臺(tái)上，再一起懸掛到一只龐大氣球的下方，希望借此拍攝下能媲美空間望遠(yuǎn)鏡成果的清晰照片，但所有預(yù)算僅為500萬美元?！靶碌臍馇蚣夹g(shù)使得造訪太空廉價(jià)、容易，而且對(duì)環(huán)境友好?！倍鄠惗啻髮W(xué)的埃及裔博士生穆罕默德?沙班（Mohamed Shaaban）說道，他是該項(xiàng)目背后的研究人員之一。

超壓氣球類似于常規(guī)探空氣球，但它沒有使用能隨著內(nèi)容物一起膨脹和收縮的彈性外皮，而是將氦氣保持在與外部環(huán)境相比稍微加壓的環(huán)境下。那樣允許氣球在大氣層中停留數(shù)月之久，垂直方向的運(yùn)動(dòng)微乎其微——這對(duì)于天文學(xué)項(xiàng)目來說是完美載具。

SuperBIT團(tuán)隊(duì)說，2019年的超壓氣球在最終試驗(yàn)飛行中展現(xiàn)出非同一般的指向穩(wěn)定性，在一個(gè)多小時(shí)內(nèi)的角度變化低于1/36 000度。那樣應(yīng)該就允許望遠(yuǎn)鏡拍下一些像哈勃空間望遠(yuǎn)鏡拍攝到的一樣清晰的圖像。

SuperBIT項(xiàng)目的氣球會(huì)在2022年4月從新西蘭瓦納卡升空，但它會(huì)環(huán)繞地球數(shù)圈，整個(gè)白天給電池充電，整個(gè)夜間拍攝照片。最終，氣球會(huì)返回地面，甚至這一點(diǎn)也有好處：團(tuán)隊(duì)可以逐步調(diào)整和改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，而傳統(tǒng)的軌道望遠(yuǎn)鏡的升級(jí)費(fèi)用昂貴得拒人于千里之外。

沙班說：“SuperBIT能不斷重新裝配和升級(jí)。它的第一個(gè)任務(wù)會(huì)是觀察宇宙中最大的粒子加速器——星系團(tuán)之間的對(duì)撞?！蹦切?duì)撞應(yīng)該讓我們稍微理解暗物質(zhì)的性質(zhì)，學(xué)者認(rèn)為暗物質(zhì)構(gòu)成宇宙中的大部分質(zhì)量，但除了借助暗物質(zhì)對(duì)常規(guī)物質(zhì)的引力作用來判斷，我們無從確定暗物質(zhì)的存在。

“穴居人可以將石塊相互撞擊，以便看它們是什么東西構(gòu)成的?！表?xiàng)目組的另一位成員、英國杜倫大學(xué)的理查德?馬西（Richard Massey）教授補(bǔ)充說，“SuperBIT在尋找暗物質(zhì)的撞擊。兩者其實(shí)是同一種實(shí)驗(yàn)，只是你需要一臺(tái)太空望遠(yuǎn)鏡才能看清。”

資料來源 The Guardian