沒有什么儀器比美國宇航局(NASA)耗資50億美元的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡更能揭示太空的奧秘了，但一些研究人員認(rèn)為，只要花費(fèi)200萬美元，用氣球?qū)⑼h(yuǎn)鏡吊到太空邊緣，它就能實(shí)現(xiàn)哈勃望遠(yuǎn)鏡的某些功能。近日，相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道，在2019年9月的一次飛行中，超高壓氣球承載成像望遠(yuǎn)鏡(SuperBIT)展現(xiàn)了保持穩(wěn)定的能力，以及接近哈勃望遠(yuǎn)鏡分辨率的為遙遠(yuǎn)恒星精細(xì)成像的能力。

“這實(shí)際上是可行的。”SuperBIT成員、多倫多大學(xué)天文學(xué)家Barth Netterfield說。“這是非常令人驚嘆的。”未參與該項(xiàng)目的倫敦大學(xué)學(xué)院天文學(xué)家Richard Ellis說，低成本、快速旋轉(zhuǎn)的氣球望遠(yuǎn)鏡帶來了新機(jī)遇，“如果有人想出了一個(gè)絕妙的主意，氣球馬上就能實(shí)現(xiàn)。”

哈勃望遠(yuǎn)鏡在地球大氣層上空運(yùn)行，觀測清晰度僅受其2.4米大小鏡面的限制。氣球攜帶的望遠(yuǎn)鏡漂浮在幾十公里高的高空、99%的大氣層之上，如果科學(xué)家能在氣球飄浮和旋轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定其指向，也會(huì)有類似的優(yōu)勢。SuperBIT研究者在發(fā)表于《科學(xué)儀器評論》的一篇論文中表示，他們已經(jīng)解決了這個(gè)問題。

SuperBIT采用了最先進(jìn)的軸承和無刷電機(jī)使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，而確定方向涉及陀螺儀、天空圖像和導(dǎo)航星。在2019年9月于加拿大北部進(jìn)行的18個(gè)小時(shí)的飛行中，SuperBIT飛行得非常穩(wěn)定，其分辨率達(dá)到了約260毫弧秒，達(dá)到了其0.5米鏡面的理論極限。

為與太空望遠(yuǎn)鏡競爭，氣球承載的望遠(yuǎn)鏡必須在空中停留許多夜晚，而這就是新型超壓氣球的用武之地。為避免破裂，一個(gè)普通的氣球必須在白天最熱時(shí)放出氦氣，因?yàn)樗谕砩舷鲁林皶?huì)膨脹和上升。幾天之后，這種上下浮動(dòng)的氣球會(huì)因氦氣太少而無法停留在高空。然而，更堅(jiān)固的超壓氣球保持了穩(wěn)定的體積，不釋放氦氣，能在恒定的高度巡航數(shù)周。NASA氣球項(xiàng)目科學(xué)家 Thomas Hams說，2009年，NASA的一個(gè)超壓氣球飛行了54天。“我們很快就會(huì)看到這類飛行更加頻繁地出現(xiàn)。”他說。

NASA 計(jì)劃每年發(fā)射一個(gè)超壓氣球，SuperBIT的研究人員希望能在2021年發(fā)射一個(gè)。“這次飛行將追蹤宇宙中神秘暗物質(zhì)的分布。”英國杜倫大學(xué)宇宙學(xué)家、SuperBIT項(xiàng)目的共同領(lǐng)導(dǎo)人Richard Massey說。

Massey用哈勃做過類似的工作，但SuperBIT有寬視野照相機(jī)，可以比哈勃覆蓋更多的天空。它可以在有類似目標(biāo)的太空望遠(yuǎn)鏡——比如計(jì)劃在2022年發(fā)射的歐空局歐幾里德望遠(yuǎn)鏡升空之前飛行。

以氣球?yàn)檩d體的望遠(yuǎn)鏡面臨著自身的挑戰(zhàn)。在南極洲，NASA只在夏季發(fā)射氣球，那時(shí)天氣比較溫和，但是持續(xù)的日光排除了光學(xué)天文學(xué)的可能性。因此，Super-BIT的科學(xué)氣球?qū)⒉坏貌粡闹芯暥鹊貐^(qū)發(fā)射，或許從新西蘭的一個(gè)NASA設(shè)施發(fā)射，在那里出發(fā)，它的大部分時(shí)間將在海洋上空度過。這使得將數(shù)據(jù)下載變得非常困難，因此SuperBIT團(tuán)隊(duì)測試了一種當(dāng)有效載荷在陸地上時(shí)丟棄硬盤的系統(tǒng)。此外，氣球上的望遠(yuǎn)鏡在著陸時(shí)也會(huì)受到撞擊。“在剛進(jìn)行的飛行中，它被拖過一片森林，砍掉了50棵樹。” Netterfield透露。

Ellis說，氣球上的望遠(yuǎn)鏡可能僅限于小的應(yīng)用，但SuperBIT團(tuán)隊(duì)有更大的野心。他們正在研制1.5米長的氣球望遠(yuǎn)鏡“后繼者”。SuperBIT成員、普林斯頓大學(xué)天體物理學(xué)家William Jones說，只要花費(fèi)約9000萬美元，它就可以部分替代哈勃望遠(yuǎn)鏡。“很多人都想擁有哈勃望遠(yuǎn)鏡所擁有的能力，”他說，“一旦證明了這是可行的，就應(yīng)該抓住每一個(gè)機(jī)會(huì)讓它飛起來。”(文樂樂)

關(guān)鍵詞： 太空望遠(yuǎn)鏡 氣球望遠(yuǎn)鏡