美国宇航局发射下一代科学气球

更新:由于泄漏，NASA在发射两天后将超压气球降了下来。气球降落在距离麦克默多站约560公里的南极冰层上。研究人员打算前往着陆点，恢复γ射线望远镜和它在空中收集的数据。

美国宇航局发射了有史以来最雄心勃勃的科学气球。伦敦时间12月28日21点16分，技术人员在南极洲麦克默多站附近放飞了一个53.2万立方米的空气静气球。这是迄今为止对“超压”设计的最大测试，这种设计使氦气球比传统气球在空中停留的时间更长。

如果一切顺利，专家预计这次飞行将持续100天或更长时间。美国宇航局目前最长的科学气球飞行记录是55天，使用的是传统的气球。超高压气球的纪录只短了一天，为54天。

在空中的时间越长，科学就越丰富。这个超压气球携带了一个γ射线望远镜来寻找来自宇宙的高能光子。它被称为康普顿光谱仪和成像仪(COSI)，可以探测到光线来自天空的哪里，从而开始解开各种天文谜团。

加州大学伯克利分校的天体物理学家、团队负责人史蒂文·博格斯(Steven Boggs)说，COSI是第一个从零开始设计、利用NASA超压技术的科学有效载荷。它的前身使用液氮来冷却自己，但氮气在不到10天内就会耗尽。COSI携带一个机械冷却器，所以没有什么可以用完的。

成像仪向上凝视，通过其上方的气球体收集数据，气球体对它所研究的γ射线能量是透明的。它可以在一天内扫描头顶的半边天。

它的主要目标之一是测量γ射线爆发、黑洞、脉冲星和其他宇宙现象中γ射线流的偏振。它飞行的时间越长，就能收集到越多的数据。“长飞行时间是这项研究的关键，”博格斯说。

美国国家航空航天局一直在推动扩大其气球计划，以使有效载荷在地球大部分大气层之上，而不需要发射卫星的费用。

传统的氦气球在晚上会收缩，因为里面的气体压力会随着温度的降低而降低。体积的减小使气球失去浮力，从而失去高度。在一天最热的时候，气球的高度会有所回升，但不断的上下波动使得收集干净的数据变得更加困难。主动调整波动需要释放气体和放下压载物，这两者都限制了飞行的持续时间。

相比之下,super-pressure气球嵌入绳索，使它们的体积保持大致恒定，帮助它们以被动的方式保持高度。位于弗吉尼亚州瓦勒普斯岛瓦勒普斯飞行基地的NASA气球项目办公室主任黛博拉·费尔布拉泽说:“当太阳消失时，它能给你一个稳定的高度。”

2012年，美国宇航局在瑞典基卢纳测试了53.2万立方米的超压气球，但最新的发射是第一次携带重大科学仪器。该气球携带着2300公斤的有效载荷，飞到大约33.5公里的高度。

费尔布拉泽说，由于预计飞行的长度，该机构必须获得新西兰等国的许可，以防气球飘进他们的领空。传统的气球飞行仅持续几周，通常会在绕极风的吹拂下绕南极飞行一到两圈。如果COSI像预期的那样持续很长时间，它有可能离开非洲大陆，向北移动。

从那里开始，就是观察和等待，然后把气球和它的有效载荷带到陆地上，在那里NASA可以回收望远镜。费尔布拉泽说:“如果我们必须在水面上终止，那就失去了。”(超高压气球飞行54天的记录可能会更长，如果不是NASA因为没有获得离开大陆的许可而不得不让气球降落在陆地上的话。)

COSI团队已经经历了不断膨胀的心碎。2010年，在澳大利亚艾丽斯斯普林斯(Alice Springs)的一次传统气球发射中，由于气球未能从展开机构中释放，COSI的前身仪器丢失了。由于2013年10月美国政府关闭，12月28日的发射也推迟了一年取消了南极科考季的大部分活动．