美国国家航空航天局像足球场一样大的平流层气球将搭载先进的望远镜

该图显示了一个高空气球升入高层大气。完全充气后，这些气球的宽度为400英尺（150米），大约相当于足球场的大小，可以到达130,000英尺（24.6英里或40公里）的高度。

ASTHROS装有气球，大小像足球场一样，将使用尖端的望远镜观察地面看不到的光的波长。

一项雄心勃勃的新任务的工作已经开始，它将通过气球将高8.4英尺（2.5米）的尖端望远镜高空带入平流层。暂定计划于2023年12月从南极洲发射的ASTHROS（用于在亚毫米波长下进行高光谱分辨率观测的天体平流层望远镜的缩写）将花费约三周的时间漂移​​到冰冷的南部大陆上方的气流上，并在此过程中取得数个第一。

由NASA喷气推进实验室管理的ASTHROS可以观察到远红外光，或者波长远长于人眼可见光的光。要做到这一点，“空中飞人”将需要达到大约130,000英尺（24.6英里，即40公里）的高度-大约是商业客机飞行高度的四倍。尽管它仍远低于太空边界（在地球表面上方约62英里或100公里），但它的高度足以观察到被地球大气层阻挡的光波长。

任务小组最近对天文台有效载荷的设计进行了最后润饰，其中包括其望远镜（用于捕获光），其科学仪器以及诸如冷却和电子系统之类的子系统。8月初，JPL的工程师将开始对这些子系统进行集成和测试，以验证它们的性能是否达到预期。

尽管气球看起来像是过时的技术，但与地面或太空任务相比，气球为NASA提供了独特的优势。NASA的“科学气球计划”已经在弗吉尼亚州的Wallops飞行设施运营了30年。它每年从全球各地发起10到15次任务，以支持NASA所有科学学科的实验以及技术开发和教育目的。与太空飞行任务相比，热气球飞行不仅成本更低，而且在早期计划和部署之间的时间也更短，这意味着他们可以接受与使用尚未使用的新技术或最新技术相关的更高风险仍在太空中飞行这些风险可能以未知的技术或运营挑战的形式出现，可能会影响特派团的科学成果。通过应对这些挑战，热气球飞行任务可以为将来的飞行任务赢得新技术的利益奠定基础。

JPL工程师，ASTHROS项目经理Jose Siles说：“像ASTHROS这样的气球飞行任务比太空任务具有更高的风险，但是却能以适中的成本获得高额回报。”“借助ASTHROS，我们的目标是进行从未尝试过的天体物理学观测。该任务将通过测试新技术并为下一代工程师和科学家提供培训，为未来的太空任务铺平道路。”

天空中的红外眼

ASTHROS将携带一个仪器来测量气体在新形成的恒星周围的运动和速度。在飞行过程中，任务将研究四个主要目标，包括银河系中的两个恒星形成区域。它还将首次检测并绘制两种特定类型的氮离子（失去了一些电子的原子）的存在。这些氮离子可以揭示大量恒星和超新星爆炸产生的风重新塑造了这些恒星形成区域内的气体云的地方。

在称为恒星反馈的过程中，这种剧烈的爆发可能会在数百万年的时间内分散周围的物质，并阻止恒星形成或完全停止恒星形成。但是恒星的反馈也会导致物质凝聚在一起，加速恒星的形成。没有这个过程，像我们自己的星系中所有可用的气体和尘埃都将在很久以前就聚结为恒星。

ASTHROS将制作这些区域中气体的密度，速度和运动的第一个详细的3D地图，以查看新生巨人如何影响其胎盘物质。通过这样做，研究小组希望了解星际反馈的工作原理，并提供新的信息以完善银河系进化的计算机模拟。

Carina星云是银河系中形成恒星的区域，是科学家计划通过ASTHROS高空气球飞行任务观察到的四个科学目标之一。ASTHROS将研究该区域的恒星反馈，这一过程是恒星影响其周围环境中更多恒星形成的过程。图像

冥王星的第三个目标将是银河系的梅西尔83号。在那里观察到恒星反馈的迹象，将使ASTHROS团队更深入地了解其对不同类型星系的影响。JTH科学家ASTHROS首席研究员Jorge Pineda说：“我认为，恒星反馈是整个宇宙历史上恒星形成的主要调节器。”“星系演化的计算机模拟仍然不能完全复制我们在宇宙中看到的现实。我们将与ASTHROS一起完成的氮作图从未有过，看到这一信息如何帮助使这些模型更准确将令人兴奋。”

最后，作为第四个目标，阿斯霍斯观测到TW海德拉（TW Hydrae），这是一颗年轻的恒星，周围环绕着可能形成行星的大量灰尘和气体。凭借其独特的功能，ASTROS将测量该原行星盘的总质量，并显示该质量如何在整个分布过程中分布。这些观察结果可能揭示出尘埃聚集在一起形成行星的地方。了解有关原行星盘的更多信息可以帮助天文学家了解在年轻的太阳系中不同类型的行星是如何形成的。

崇高的态度

为此，ASHROSS将需要一个大气球：当用氦气完全充气时，它将约400英尺（150米）宽，约等于足球场的大小。气球下方的吊篮将携带仪器和轻巧的望远镜，该望远镜由8.4英尺（2.5米）的碟形天线以及一系列经设计和优化以捕获远红外光的镜子，透镜和检测器组成。多亏了这道菜，阿斯霍斯并列了有史以来最大的望远镜，可以在高空气球上飞行。在飞行过程中，科学家将能够精确控制望远镜指向的方向，并使用卫星链路实时下载数据。

这段延时录像显示了2016年从南极发射的平流层太赫兹II天文台（STO-2）。这样的高空气球飞行任务提供了观察被地球大气层阻挡的光的波长的机会。

由于需要将远红外仪器保持在低温状态，因此许多任务都携带液氦对其进行冷却。相反，阿斯霍斯（Asthros）将依靠一台低温冷却器，该器使用电（由阿斯霍斯（Asthros）的太阳能电池板提供）使超导探测器保持接近负451.3华氏度（负268.5摄氏度）的温度-略高于绝对零值，可以达到最冷的温度。低温冷却器的重量比ASTHROS在整个任务期间将仪器保持冷态所需的大型液氦容器要轻得多。这意味着有效载荷要轻得多，并且任务的寿命不再受船上载有多少液态氦的限制。

研究小组预计，在平流层大风的推动下，气球将在21到28天内绕南极完成两个或三个循环。科学任务完成后，操作员将发送飞行终止命令，以将与降落伞相连的吊舱与气球分开。降落伞将吊船返回地面，以便可以回收和翻新望远镜以再次飞行。

西尔斯说：“我们将从地球最偏远和最恶劣的地方向太空边缘发射“火星”。“如果您不去考虑它，那确实是一个挑战，这使得它同时变得如此令人兴奋。”

JPL是位于帕萨迪纳的加州理工学院的一个分支，负责管理NASA科学任务局天体物理部门的ASTHROS任务。JPL也正在构建任务有效载荷。马里兰州的约翰霍普金斯大学应用物理实验室正在开发吊船和指向系统。Media Lario S.r.l正在建造2.5米长的天线单元。在意大利的莱科。负载低温制冷器是洛克希德·马丁公司根据美国国家航空航天局的先进低温制冷器技术开发计划开发的。NASA的科学气球计划及其哥伦比亚科学气球设施将提供气球和发射服务。ASTHROS计划从南极的McMurdo站发射，该站由美国国家科学基金会通过美国南极计划管理。其他主要合作伙伴包括亚利桑那州立大学和迈阿密大学。