美國國家航空航天局（NASA）發射了有史以來最雄心勃勃的科學氣球。倫敦時間 12 月 28 日 21:16，技術人員在南極洲麥克默多站附近充氣並釋放了一個 532,000 立方米的靜力氣球。這是對“超壓”設計的最大規模測試，該設計使氣球能夠比傳統的科學氣球在空中停留更長時間。
如果一切順利，專家預計飛行將持續 100 天或更長時間。目前 NASA 科學氣球飛行時間最長記錄為 55 天，使用的是傳統氣球。超壓氣球的記錄僅比這短一天，為 54 天。
飛行時間越長，科學成果就越多。新型超壓氣球攜帶一臺 γ 射線望遠鏡，用於搜尋來自宇宙的高能光子。它被稱為康普頓光譜儀和成像儀 (COSI)，可以探測到這些 γ 射線來自天空中的哪個位置，從而開始解開各種天文謎團。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
加州大學伯克利分校的天體物理學家、團隊負責人 Steven Boggs 表示，COSI 是第一個從頭開始設計，旨在利用 NASA 超壓技術的科學載荷。它的前身使用液氮進行冷卻，這意味著液氮會在不到 10 天的時間內耗盡。COSI 配備了一個機械冷卻器，其中沒有任何會耗盡的東西。
成像儀向上凝視，並透過其上方的氣球主體收集資料，氣球主體在其研究的 γ 射線能量下是透明的。它可以在一天的過程中掃描大約 50% 的頭頂天空。
其主要目標之一是測量來自 γ 射線爆發、黑洞、脈衝星和其他宇宙現象的 γ 射線中的偏振。飛行時間越長，它能夠收集的資料就越多。“長時間的飛行時間是這項研究的關鍵，”Boggs 說。
NASA 一直在努力擴大其氣球計劃，以此作為一種將有效載荷送入地球大部分大氣層之上，而無需衛星發射費用的方法。
傳統的氦氣球在夜間會收縮，因為當溫度降低時，內部氣體的壓力會降低。體積減小使氣球失去浮力，從而降低高度。它們在白天的高溫期間會恢復一些高度，但持續的上下波動使得收集乾淨的資料變得更加困難。主動調整波動需要釋放氣體和投放壓載物，這兩者都限制了飛行持續時間。
相比之下，超壓氣球具有嵌入式繩索，可使其體積大致保持恆定，從而幫助它們以被動方式保持大致恆定的高度。“當太陽消失時，它可以為您提供穩定的高度，”NASA 氣球計劃辦公室負責人 Debora Fairbrother 說，該辦公室位於弗吉尼亞州沃洛普斯島的沃洛普斯飛行中心。
NASA 於 2012 年在瑞典基律納測試了其 532,000 立方米的超壓氣球，但新的發射是首次攜帶重要的科學載荷。它攜帶了 2,300 公斤的有效載荷，高度約為 33.5 公里。
Fairbrother 說，由於飛行可能會持續 100 天或更長時間，因此該機構不得不獲得紐西蘭等國家的許可，以防氣球飄入其領空。通常持續僅幾周的傳統氣球飛行通常會在南極洲周圍進行一兩次環繞，由極地環流風吹動。如果 COSI 像預期的那樣持續很長時間，它可能會離開南極洲並向北移動。
從那時起，就變成觀察和等待，並將氣球及其有效載荷降落在 NASA 可以回收望遠鏡的陸地上。“如果我們必須在水上終止，它就丟失了，”Fairbrother 說。（超壓氣球飛行 54 天的記錄本可以更長，但事實是 NASA 不得不在陸地上將其降落，因為它沒有獲得離開南極洲大陸的許可。）
COSI 團隊已經見證了其氣球的挫折。2010 年，在澳大利亞艾麗斯斯普林斯的一次傳統氣球發射中，當氣球無法從部署機構釋放時，COSI 前身儀器丟失。12 月 28 日的發射也因 2013 年 10 月的美國政府停擺而推遲了一年，這取消了南極研究季的大部分工作。
本文經許可轉載，並於 2014 年 12 月 29 日首次釋出。