喷气推进实验室 这幅插图显示了一个高空气球上升到高层大气中
当完全充气时，这些气球宽400英尺(150米)，大约相当于一个足球场的大小，高度达到130，000英尺(24
6英里或40公里)
信用:美国宇航局戈达德太空飞行中心概念图像实验室/迈克尔·兰茨 一项雄心勃勃的新任务的工作已经开始，这项任务将携带尖端8
4英尺(2
5米)的望远镜放在气球上高高地伸入平流层
ASTHROS(天体物理学平流层望远镜亚毫米波长高光谱分辨率观测的简称)暂定于2023年12月从南极洲发射，它将在冰冷的南部大陆上空的气流上漂流大约三周，并在此过程中取得几项第一
由美国国家航空航天局喷气推进实验室管理，美国航天测量与遥感学会观测远红外线，或波长比肉眼可见的长得多的光
要做到这一点，美国航天测量与遥感学会将需要达到约130，000英尺(24
6英里，或40公里)——大约是商业航班的四倍
尽管它仍然远低于空间边界(大约62英里，或100公里，在地球表面之上)，但它将足够高，可以观察到被地球大气层阻挡的光波长
任务组最近完成了天文台有效载荷的设计，包括望远镜(捕捉光线)、科学仪器以及冷却和电子系统等子系统
8月初，JPL的工程师们将开始集成和测试这些子系统，以验证它们的性能是否符合预期
虽然气球看起来似乎是过时的技术，但它们为美国宇航局提供了优于地面或太空任务的独特优势
美国国家航空航天局的科学气球计划已经在弗吉尼亚州的沃洛普斯飞行设施运行了30年
它每年从全球各地发射10到15次任务，以支持美国宇航局所有科学学科的实验，并用于技术开发和教育目的
与太空任务相比，气球任务不仅成本更低，而且早期规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在太空飞行的新技术或最先进技术相关的更高风险
这些风险可能以未知的技术或操作挑战的形式出现，这些挑战可能会影响任务的科学产出
通过应对这些挑战，气球任务可以为未来的任务奠定基础，以获得这些新技术的好处
“像美国航天测量局这样的气球飞行任务比太空飞行任务风险更高，但以适中的成本获得高回报，”美国航天测量局项目经理、JPL工程师何塞·西莱斯说
“借助美国天体物理观测系统，我们的目标是进行前所未有的天体物理观测
该任务将通过测试新技术和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
" 船底座星云是银河系中的一个恒星形成区域，是科学家们计划用美国天文学家协会高空气球任务观测的四个科学目标之一
ASTHROS将研究该区域的恒星反馈，即恒星影响其环境中更多恒星形成的过程
信用:美国航天局，欧空局，北
史密斯(加州大学伯克利分校)等
哈勃遗产团队 天空中的红外眼睛 ASTHROS将携带一个仪器来测量新形成的恒星周围气体的运动和速度
在飞行过程中，该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
它还将首次探测和绘制两种特定类型氮离子(失去一些电子的原子)的存在
这些氮离子可以揭示来自大质量恒星和超新星爆发的风重塑了这些恒星形成区域内的气体云的地方
在一个被称为恒星反馈的过程中，这种暴力爆发可以在数百万年内驱散周围的物质，阻碍恒星的形成或完全停止它
但是恒星反馈也会导致物质聚集在一起，加速恒星的形成
如果没有这个过程，像我们这样的星系中所有可用的气体和尘埃早就凝聚成恒星了
ASTHROS将制作第一张详细的三维地图，显示这些区域气体的密度、速度和运动，以观察新生的巨人如何影响他们的胎盘物质
通过这样做，该团队希望深入了解恒星反馈是如何工作的，并提供新的信息来完善星系演化的计算机模拟
ASTHROS的第三个目标将是梅西埃83星系
在那里观察恒星反馈的迹象将使美国天文学家协会的团队能够更深入地了解它对不同类型星系的影响
“我认为人们已经明白，恒星反馈是整个宇宙历史上恒星形成的主要调节器，”JPL科学家豪尔赫·皮内达说，他是美国天文学家协会的首席研究员
“对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
我们将使用ASTHROS进行的氮标测以前从未进行过，看到这些信息如何有助于使这些模型更加准确将是令人兴奋的
" 这段延时视频展示了2016年美国国家航空航天局从南极洲发射平流层太赫兹观测二号(STO-2)的过程，这是一项天体物理学任务
这种高空气球任务提供了观察被地球大气层阻挡的光波的机会
信用:美国航天局/JPL-加州理工学院 最后，作为它的第四个目标，ASTHROS将观察TW Hydrae，一颗年轻的恒星，被一个巨大的尘埃和气体圆盘包围着，行星可能在那里形成
凭借其独特的能力，ASTHROS将测量这个原行星盘的总质量，并显示这个质量是如何分布的
这些观察可能揭示尘埃聚集在一起形成行星的地方
更多地了解原行星盘可以帮助天文学家理解不同类型的行星是如何在年轻的太阳系中形成的
崇高的方法 为了做到这一切，美国航天测量局将需要一个大气球:当充满氦气时，它将大约400英尺(150米)宽，或者大约一个足球场大小
气球下面的吊篮将携带仪器和由8
4英尺(2
5米)碟形天线以及一系列反射镜、透镜和检测器，设计并优化用于捕捉远红外线
多亏了这个盘子，美国航天测量与历史上在高空气球上飞行的最大望远镜并列
在飞行过程中，科学家将能够精确控制望远镜指向的方向，并通过卫星链接实时下载数据
因为远红外仪器需要保持非常冷的温度，所以许多任务需要携带液氦来冷却它们
阿斯特罗斯将依靠低温冷却器，它使用电力(由阿斯特罗斯的太阳能电池板提供)来保持超导探测器接近零下451度
华氏3度(零下268
5摄氏度)——略高于绝对零度，是物质能达到的最低温度
低温冷却器的重量比大型液氦容器要轻得多，而美国航天测量局需要大型液氦容器来保持仪器在整个任务中处于低温状态
这意味着有效载荷要轻得多，而且任务的寿命不再受船上液氦数量的限制
该小组预计气球将在大约21到28天内完成绕南极的两到三圈，由盛行的平流层风携带
一旦科学任务完成，操作人员将发送飞行终止命令，将与降落伞相连的吊舱与气球分离
降落伞将吊篮返回地面，这样望远镜就可以回收并翻新，以便再次飞行
西莱斯说:“我们将从地球上最偏远、最恶劣的地方发射天文望远镜到太空边缘。”
“如果你停下来想一想，这真的很有挑战性，同时也很令人兴奋
"
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