点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:40千米高空,科学家要放个气球当天文台
首页> 科普频道> 天文·地理 > 正文

40千米高空,科学家要放个气球当天文台

来源:科技日报2020-08-17 09:41

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  近日,美国国家航空航天局(NASA)公布了一个新的项目,计划利用气球将一个2.5米高的望远镜送入平流层,构建一个空中天文台。任务小组最近完成了该天文台有效载荷的设计,包括望远镜、科学仪器以及冷却和电子系统等。项目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符合预期。如果一切顺利,这个空中天文台将在2023年底于南极升空。

  气球相较于其他观测手段有何优势?未来随着技术的进步,这种古老的飞行器是否还会继续存在于观测任务中?带着这些问题,科技日报记者采访了华中科技大学物理学院副院长吴庆文教授。

  保护地球的大气也是个障碍

  地球表面有一层厚厚的大气,大气层有效保护地球表面免受宇宙线、紫外线、太阳风粒子等各种辐射的致命轰击,大气是孕育地球生命的必要条件。

  “然而,对于天文观测来说,地球大气却是一个障碍。”吴庆文说。首先,由于地球大气对电磁波的吸收、反射和散射等效应,导致宇宙中很多电磁信号不能直接到达地球。少数波段的电磁波能够穿透地球大气,这些波段我们称之为“大气窗口”。目前地球上大气窗口主要大气包括光学波段、近红外波段和射电波段,然而对于远红外、毫米波、紫外线、X射线和伽马射线等几乎是不透明的。

  吴庆文表示,每一扇窗口,都能带给我们丰富的宇宙信息,所以为了更加深入地了解宇宙,我们必须越过地球大气这个障碍。另外,地球大气的湍流也会让天体的像出现闪烁现象,导致图像失真。为了从根本上克服地球大气层对天文观测的影响,把望远镜放到大气层之外是非常有必要的。

  空间探测主要运载工具包括高空气球、飞机和火箭等,其中气球是一种古老的飞行器,已经有200多年的历史。宇宙射线的发现就是1912年奥地利物理学家维克托·赫斯乘坐气球进行实验的结果。第二次世界大战以后,质量轻、强度高、性能先进的材料让探空气球实现了大型化,并可以进入高空平流层,极大地促进了大气科学、空间天文和宇宙射线等观测研究。

  “高空气球还可以进行空间载荷试验、遥感实验、生命科学实验等。”吴庆文说,考虑到空间实验对仪器的成熟度要求比较高,因为任何问题都可能带来不可估量的损失,而高空气球探测则具有成本低、见效快、可重复等特点,所以气球依旧是很多空间和大气科学实验的理想搭载平台。正因如此,很多科学卫星搭载的探测仪器都会先在高空气球上进行实验验证。比如我国2015年发射的“悟空”暗物质探测卫星和2017年发射的“慧眼”X射线卫星中相关仪器都在一些气球飞行实验中进行了前期验证和测试,技术成熟之后才批复立项。

  在过去几十年中,空间天文学取得了迅猛发展,在大部分波段都有了空间望远镜。比如光学波段的哈勃空间望远镜、X射线波段的钱德拉卫星和牛顿卫星、伽马射线波段的费米卫星等。这些空间观测项目极大地拓展了人类的视野以及对宇宙的认识。

  在红外波段观测恒星

  NASA计划用气球将一个名为ASTHROS的望远镜,在2023年左右送入平流层进行数周的观测,其主要观测波段为亚毫米波到远红外波段。ASTHROS将是有史以来乘坐高空气球的最大望远镜。该望远镜需要上升到40千米的高度,这个高度虽然远低于一般卫星高度,但是已经可以避免远红外和亚毫米波段的大气吸收问题了。

  吴庆文说,红外望远镜探测仪需要保持非常低的温度,一般望远镜都会用液氦来冷却探测器。ASTHROS采用了新的方式,它使用太阳能提供的电力来保持超导探测器接近零下268.5摄氏度(接近绝对0度),这个低温冷却器的重量比传统的液氦冷却仪器轻得多,因此大大减轻了有效载荷的重量,可以在平流层工作数周。

  “红外波段的光可以穿透尘埃的遮蔽,从而可以看到一些光学波段看不到的低温天体,因此红外波段一个重要的观测目标就是恒星以及恒星形成区,比如科学家经常利用红外波段来观测尘埃密布的银河系中心区域。”吴庆文说。

  因此,ASTHROS的主要科学任务也集中在恒星物理上,其携带的仪器可以用来测量新形成恒星周围气体的运动和速度。通过气体密度、速度和运动的三维信息揭示大质量恒星和超新星爆炸产生的星风物理,从而了解恒星的反馈过程,即恒星死亡时的猛烈爆发驱散了周围的星际介质,这可以阻止恒星的进一步形成。ASTHROS还将观测长蛇座TW周围的尘埃和气体质量和分布,这或许可以帮助我们认识恒星周围行星的形成过程,如帮助理解太阳系八大行星的形成机制等。因此,ASTHROS将可以给人类带来丰富的恒星物理信息。

  吴庆文说,实验如果成功,科学家将继续发射卫星或采用更大的探测望远镜进行进一步的深入研究。(刘志伟)

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 了不起的她——匠心筑起工友幸福路

  • 国办这样速递代表委员履职建言好声音

独家策划

推荐阅读
海报读懂政府工作报告中的“科技创新”。
2021-03-05 19:16
国产大型水陆两栖飞机AG600再传好消息。航空工业相关负责人表示,AG600飞机已全面进入投水功能验证阶段,并将于年内完成投水灭火试验。
2021-03-05 14:35
党的十九届五中全会提出,要“强化企业创新主体地位,促进各类创新要素向企业集聚”,同时要求“加快数字化发展”,建设“数字中国”。
2021-03-05 14:29
2021年中央一号文件明确,加强农业种质资源保护开发利用,加快第三次农作物种质资源、畜禽种质资源调查收集,加强国家作物、畜禽和海洋渔业生物种质资源库建设。
2021-03-05 14:28
科技部资源配置与管理司司长解鑫说,未来5年,要进一步激发科研人员活力,提高科技计划的整体绩效,“十四五”一个重要抓手就是“揭榜挂帅”。
2021-03-05 14:19
全色图像由高分辨率相机在距离火星表面约330千米至350千米高度拍摄,分辨率约0.7米,成像区域内火星表面小型环形坑、山脊、沙丘等地貌清晰可见。
2021-03-05 14:15
疫情期间,一些小区为了加强管理,强制业主刷脸开门禁。央视新闻曾报道,因人脸识别应用五花八门,也没有统一的行业标准,大量的人脸数据都被掌握在各个运营方中。
2021-03-05 14:13
“天琴二号”卫星多项关键技术已经完成了地面验证,意味着这些技术指标已经满足“天琴二号”卫星的技术要求,为我国自主的空间引力波探测天琴计划的最终实现再下一城。
2021-03-05 14:12
近年来,云南省科技厅启动了专业机构管理科技计划项目试点工作,全面组织、协调、推进科技创新工作。近三年来,研究院承担了洱海保护科研项目11项,建设了7座示范工程,开展了技术咨询服务项目41项,60多项发明专利技术应用于洱海保护治理。昆明理工大学的实践,是云南省创新完善科技经费管理的一个缩影。
2021-03-05 14:11
党的十九届五中全会提出,坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。
2021-03-05 14:08
数据,被称为21世纪的“石油”,随着数字经济的发展和各类数据采集应用的推广,数据的价值正不断受到重视,与此同时,信息泄露的风险也难以避免。
2021-03-05 14:07
数字化将彻底改变传统的支付和货币系统,其影响主要体现在:重塑金融业运行机制,增强经济运行功能。优化货币政策传导机制,增强政策精准性。
2021-03-05 09:53
工信部装备工业一司副司长郭守刚表示,我国汽车产业取得长足发展,但汽车芯片自主供给能力有待提升,产业发展依然存在短板。
2021-03-05 09:52
2月26日,浙江省市场监管局正式发布平台经济数字化监管系统“浙江公平在线”,在全国率先开发建设针对平台经济领域垄断及不正当行为的系统。
2021-03-05 09:51
人工智能算力反映了一个国家的前沿计算水平,目前我国人工智能算力领跑全球,据《2020全球计算力指数评估报告》显示,全球人工智能算力的增长支出中近50%来自中国。
2021-03-05 09:50
北京理工大学计算机网络攻防对抗研究所所长闫怀志表示,在“十四五”规划建议的推动下,中国人工智能基础研究和落地应用将加速前进。
2021-03-05 09:49
党的十九届五中全会提出,坚持创新在我国现代化建设全局中的核心地位,把科技自立自强作为国家发展的战略支撑。
2021-03-05 09:48
据中国载人航天工程办公室4日消息,中国载人航天工程已经全面转入空间站在轨建造任务阶段。
2021-03-04 11:32
美国科学家本月宣布,经过全球200多位科学家数年的努力,人类史上首张清晰的超级黑洞照片有望在今年年内面世。
2021-03-04 11:37
“由航空工业所属航空工业特飞所自主研制的民用载人飞艇AS700,预计于2021年下半年实现首飞。张金华介绍,AS700载人飞艇采用单驾驶体系,最大可载乘客9人。
2021-03-04 10:01
加载更多