龐大的氣球幫助天文學家清楚地觀測太空

編譯 高斯寒

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

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

SuperBIT由來自英國、美國和加拿大的科研人員合作研發，是一次努力將軌道望遠鏡和地上天文學設施的優勢相結合的嘗試。

常規的地基天文望遠鏡必須要面對一個事實：地球大氣層在維持所有人類生命方面干得十分出色，同時惱人的另一方面是，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。哈勃空間望遠鏡之類的軌道望遠鏡避免了這個問題，但是那些軌道望遠鏡的組裝、發射和運作要耗費數十億美元。

SuperBIT團隊將一臺天文望遠鏡置于一個平臺上，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鏡成果的清晰照片，但所有預算僅為500萬美元。“新的氣球技術使得造訪太空廉價、容易，而且對環境友好。”多倫多大學的埃及裔博士生穆罕默德?沙班（Mohamed Shaaban）說道，他是該項目背后的研究人員之一。

超壓氣球類似于常規探空氣球，但它沒有使用能隨著內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境相比稍微加壓的環境下。那樣允許氣球在大氣層中停留數月之久，垂直方向的運動微乎其微——這對于天文學項目來說是完美載具。

SuperBIT團隊說，2019年的超壓氣球在最終試驗飛行中展現出非同一般的指向穩定性，在一個多小時內的角度變化低于1/36 000度。那樣應該就允許望遠鏡拍下一些像哈勃空間望遠鏡拍攝到的一樣清晰的圖像。

SuperBIT項目的氣球會在2022年4月從新西蘭瓦納卡升空，但它會環繞地球數圈，整個白天給電池充電，整個夜間拍攝照片。最終，氣球會返回地面，甚至這一點也有好處：團隊可以逐步調整和改進設計方案，而傳統的軌道望遠鏡的升級費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。它的第一個任務會是觀察宇宙中最大的粒子加速器——星系團之間的對撞。”那些對撞應該讓我們稍微理解暗物質的性質，學者認為暗物質構成宇宙中的大部分質量，但除了借助暗物質對常規物質的引力作用來判斷，我們無從確定暗物質的存在。

“穴居人可以將石塊相互撞擊，以便看它們是什么東西構成的。”項目組的另一位成員、英國杜倫大學的理查德?馬西（Richard Massey）教授補充說，“SuperBIT在尋找暗物質的撞擊。兩者其實是同一種實驗，只是你需要一臺太空望遠鏡才能看清。”

資料來源 The Guardian