BLAST球载天文望远镜的南极临近空间之旅

Mark Devlin和他的BLAST背后的团队将要开始在南极洲开始另一次科学探险，这次他们将测量银河系中的恒星是如何形成的。

         (Photo: Gabriele Coppi)

将从McMurdo南极站起飞的球载天文望远镜。

从2013年起，该天文望远镜的设计，制造和测试大部分是在宾夕法尼亚大学的HighBay校区里完成的。

按照计划，最新一代的球载大口径亚毫米天文望远镜, 或简称BLAST, 将在12月底起飞，它将比以往的球载天文望远镜更大，性能更好。为了这次实验，来自宾夕法尼亚大学的研究者们在MarkDevlin博士（宾夕法尼亚大学天文与天体物理系的教授）的带领下和来自NASA以及其他大学的一些合作者们已经跨越长途到达南极。

在大概三周的时间内，这部同类型中最敏感的天文望远镜将被气球带至12万英尺（约37公里）的临近空间 – 这大概是普通客机飞行高度的4倍 – 到达太空边缘，检测银河系中的分子云团并收集数据，以便测量这些星星是如何形成的。

气球在天文学中的作用，按照Devlin的说法（他是专门研究宇宙起源的宇宙学者），就是“穷人的卫星”。

他解释说：“制造一颗卫星的成本可能上百万美元甚至更多，而传统上一个气球的发放成本很低。利用气球，你可以越过99.5%的大气层而处于其最上层的位置，因此你可以清楚的看到宇宙中发生的事情。

“而处在海拔高度，大气层在亚毫米频谱范围内是不透明的，换句话说，你什么也看不到。”他接着说，“所以如果你利用天文望远镜观察天空，只能看到一片黑色。你必须越过大气层去观察太空。”

利用气球，你可以越过99.5%的大气层而处于其最上层的位置，因此你可以清楚的看到宇宙中发生的事情。

Mark Devlin， 艺术与科学学院天文与天体物理学教授。

自从2013年，球载天文望远镜(BLAST)的设计，制造和测试大部份是在宾夕法尼亚大学的High Bay校区完成的。但是BLAST的最初设想是在2001年提出的。自那时起，进行了一系列携带不同类型天文望远镜的飞行试验。最开始的试验只是用于观测银河系外围星系和正在形成的恒星区域，这些试验在新墨西哥和瑞典进行的，而最成功的一次试验是2006年在南极洲进行的（这次试验被拍摄成纪录片，由Devlin担任制片人。这部影片的简介和拍摄概况可以在IMDB上可以查到，但是目前还没找到完整影片的下载源—译者）

              (Photo: Mark Devlin)

一系列用于不同类型天文望远镜载荷的飞行测试，最开始只是用于观察银河系外部和正在形成恒星的区域，这些测试在新墨西哥和瑞典进行。2006年在南极洲进行了最成功的一次飞行测试。（这次测试被拍摄为纪录片，片名BLAST1, Mark Devlin是该片的制片人—译者）

2006年的BLAST飞行测试结果显示，在我们的银河系的新生恒星区域中每年可以形成70到80颗新的恒星，但是实际的新生恒星数量大概为每年4颗。利用BLAST， Devlin和他的团队希望找到是什么因素影响了恒星产生数量—例如重力，能量或者磁场。

“当你观察这些新生恒星区域，如果光线被偏置并且很一致地横跨整个星云，那么你就可以推测磁场是能量的主要组成部分，”Devlin说道，“如果星云内部各处都是由于互相扰动造成光线失真，那么你就可以得出结论，即扰动是星云内部能量的主要组成部分。这就是我们正在寻找的现象。”

新的BLAST在探测能力方面有了极大的提高，Devlin说道，通过技术升级和采用比以前多10倍的探测器，“显著地提高了仪器的灵敏度。”   另外还使用一个大型的镜面，Devlin说，这允许研究者看到星云内部很小的特征细节。

.

我们负责这个实验中的每一个部分。我们开发了这个项目，我们设计了望远镜及探测器，我们把这些部分拼接在一起。当出现问题的时候，我们就要修改每个出问题的地方。NateLourie，一个博士后研究生

正是依靠了“相当数量的专家”才使得BLAST 项目取得了目前的成就，Devlin说，“广泛的是使用各种不同的技术使得这个项目成为可能”。Devlin从世界各地聘请专家加入到他的团队中，这些专家为BLAST的建立，操作和组装做出了贡献。

这个巨大的5000磅重的球载天文望远镜被陆续分解后通过陆路，航空和水运送到最南端的大陆。南极是最适合开展这种测试的地区，因为该地区的全年充足的阳光辐射可以为这个2700百万立方英尺的氦气球提供稳定的温度环境，而且还可以利用太阳能电池为球载电池充电。选择在该地区的另一个原因是这里远离人口密集地区，因为气球要降落到某个地点，“而降落点最好远离人口居住区域”，Devlin说。

Nate Lourie, 一位博士后，正在检查即天文望远镜的低温接收器，该仪器即将被送到得克萨斯州，这个夏天NASA将在那里进行一次“压力演练”。

Nate Lourie, 目前是Devlin实验室的博士后研究生，他从2012年起就在宾夕法尼亚大学的物理与天文系开始了博士学习，自那时起，他就一直在BLAST项目上工作。作为一个喜欢摆弄零件的人，他一直希望做些东西并发射到太空。

“学生们在这里可做的东西很多”，他说，“我们这里可以接触到这次实验涉及的所有设备。我们设计开发并把所有设备组合在一起。如果设备出现问题，我们也能把它修好。”

Lourie，他是Devlin团队的成员，对即将到来的此次气球试验飞行感觉很好，他说，“比以往的感觉都好。”   这种信心主要源于与NASA在得克萨斯州合作进行的“压力演练”测试。

“我们携带试验设备来到得克萨斯州，我们确信这些设备将会工作良好，但是也有很多困难需要克服。”   Ian Lowe说，他是一位在宾夕法尼亚大学攻读物理学博士的学生，他也为BLAST项目工作。“由各个研究机构组成的整个团队在那里工作了一个半月。”

为了这次试验，Gabrie Coppi,一位博士后; Ian Lowe, 一位物理学博士学生，和Lourie 经过长途跋涉来到南极。在得克萨斯州，整个BLAST团队缓慢地完成测试计划中的每个任务，修复氦气泄漏，完善数据读出系统和完成首次系统组装。

“天文望远镜的工作进展顺利”，Lowe说。“一件接一件，每个部件开始顺利工作。看到整个系统的进展变化非常兴奋。”

来自亚利桑那州立大学的Adrian Sinclari正在为BLAST工作，和他一起的还有来自美国其他各个大学和研究机构的人。

Gabriele Coppi是一位博士后，与Devlin在BLAST团队一起工作，他还参加了Simons观测项目，该项目建造了最先进的天文望远镜和相机并用于智利北部的观测站。对他来说最兴奋的事情就是从BLAST试验中获取的的数据中的很大一部分 “将被科学家们使用“。

“这些数据并不会改变每个人日常生活中关于银河系中的恒星是如何形成的认知，“Devlin说，”但是天文学家，宇宙学家和天文物理学家希望了解宇宙中正在发生什么，这些数据就是其中的一部分，而这是解开宇宙之谜的一部分。“

宾夕法尼亚大学BLAST项目的合作者横跨不同的研究机构，包括亚利桑那州立大学，弗吉尼亚大学，西北大学，国家标准与技术研究所，Cardiff大学，新南威尔士大学，南加里福利亚大学，国家无线天文观测台，名古屋大学，加利福尼亚圣地亚哥大学，加利福尼亚Davis大学，斯坦福大学，理论天文物理研究所，Milano-Bicocca大学，不列颠哥伦比亚大学，Max-Planck天文学研究所，加州伯克利大学/劳伦斯伯克利州立实验室。支持的机构包括NASA和其哥伦比亚科学气球机构，以及国家科学基金和美国南极洲项目

主页照片：Mark Devlin， 宾夕法尼亚大学艺术与科学学院天文与天文物理学教授，正在BLAST宾夕法尼亚大学High Bay校区的BLAST项目工作。