一架长时漂浮气球即将从南极麦克默多站起飞。(图片来源: NASA) 我们听到的绝大多数太空新闻都来自于最大的地面望远镜和发射到太空的观测站。我承认，我也倾向于关注这类新闻。最大、最昂贵的项目通常能够涵盖更广泛的科学领域。(例如，哈勃望远镜耗资数十亿美元，但天文学家在25年里一直持续使用它来研究从其他恒星运行的行星的大气层，到我们宇宙中最古老、最遥远的星系。卡西尼号探测器在土星附近花费了十多年的时间，揭示了一个多样且令人兴奋的系统——包括发现一个土星卫星可能具备生命存在的条件。) 但天文学家还有更大的工具库。其中之一是一系列小型望远镜协同工作。我之前在Discover上提到过一种小型望远镜装置。在这里。另一种是探空火箭，它携带相机和其他探测器发射到地球大气层，收集几分钟的数据。还有一种是携带仪器进行数周探测的气球。在这篇文章中，我想引起大家对第三种的注意。攀升大气层 人类看到的可见光，只是所有辐射类型中很小的一部分。可见光可以穿过地球大气层，但大多数其他辐射却不能。大气层会阻挡一些比可见光能量低的辐射，比如红外线，以及几乎所有更高能量的辐射，比如X射线和伽马射线。气球是将你的科学实验送入至少一部分地球大气层之上的绝佳方式，这样你就有更大的机会捕捉到一些宇宙辐射。有些气球可以漂浮数小时，而有些则可以在大气层中停留长达100天。这取决于气球的结构。侧面和底部有开口的气球，在上升过程中会允许气体逸出，因此它们的寿命较短，并随天气模式漂移。而气体被锁住的气球可以漂浮数周。(NASA目前正在开发一种超长时漂浮气球(ULDB)，它可以飞行大约100天。) 这些气球都不是你在普通商店里能找到的那种。它们大多数都非常巨大——比如，4000万立方英尺那么大。(NASA的比较是：一个充气后的气球可以容纳一个美式橄榄球场。因为美国人喜欢体育方面的比较。) 这些气球需要容纳巨大的气体量，才能将数千磅的科学仪器及其电子大脑提升到数英里高的大气层中。即使是较小的科学气球，尺寸也大约有一百万立方英尺。好了，这些都很有趣，但主要问题是：通过气球飞行的科学仪器是否收集到了重要数据？是的。我们知道在太空中飞行的望远镜用来研究宇宙最早的光，称为宇宙微波背景辐射(CMB)。我们也知道地面观测站也收集这种光(比如2014年BICEP2的热闹事件)。但是，对CMB微小温度变化的 most important measurements 是在1998年由一个在南极上空飞行了10.5天的气球完成的，然后在2003年又一次完成。那就是BOOMERANG项目。另一个在南极上空飞行的气球实验发现，来自太空的最高能粒子，称为超高能宇宙射线，可以在这些粒子穿过地球大气层时产生无线电脉冲。当ANITA项目在南极上空被吊起并悬挂在气球上时，它探测到了那些从南极冰层反射回来的无线电波。在过去的几天里，较小的气球携带的载荷较轻——它们“只有”90英尺宽，携带约40磅的仪器——已经从瑞典北部起飞进行短途飞行。这是BARREL项目，其机载探测器正在收集X射线来研究地球的辐射带。我可以谈论过去几十年来通过气球进入地球大气层的数十个实验——但现在我将省略细节。重点是，当你听到关于天文学发现和新闻时，要知道它们并非只来自太空中的数十亿美元望远镜和地面的数百万美元观测站。小型项目——其中许多几乎完全由学生建造——也是我们用来了解宇宙的极其重要的工具。保存保存保存保存保存
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