美国国家航空航天局（NASA）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 21:16，技术人员在南极洲麦克默多站附近充气并释放了一个 532,000 立方米的静力气球。这是对“超压”设计的最大规模测试，该设计使气球能够比传统的科学气球在空中停留更长时间。
如果一切顺利，专家预计飞行将持续 100 天或更长时间。目前 NASA 科学气球飞行时间最长记录为 55 天，使用的是传统气球。超压气球的记录仅比这短一天，为 54 天。
飞行时间越长，科学成果就越多。新型超压气球携带一台 γ 射线望远镜，用于搜寻来自宇宙的高能光子。它被称为康普顿光谱仪和成像仪 (COSI)，可以探测到这些 γ 射线来自天空中的哪个位置，从而开始解开各种天文谜团。
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加州大学伯克利分校的天体物理学家、团队负责人 Steven Boggs 表示，COSI 是第一个从头开始设计，旨在利用 NASA 超压技术的科学载荷。它的前身使用液氮进行冷却，这意味着液氮会在不到 10 天的时间内耗尽。COSI 配备了一个机械冷却器，其中没有任何会耗尽的东西。
成像仪向上凝视，并通过其上方的气球主体收集数据，气球主体在其研究的 γ 射线能量下是透明的。它可以在一天的过程中扫描大约 50% 的头顶天空。
其主要目标之一是测量来自 γ 射线爆发、黑洞、脉冲星和其他宇宙现象的 γ 射线中的偏振。飞行时间越长，它能够收集的数据就越多。“长时间的飞行时间是这项研究的关键，”Boggs 说。
NASA 一直在努力扩大其气球计划，以此作为一种将有效载荷送入地球大部分大气层之上，而无需卫星发射费用的方法。
传统的氦气球在夜间会收缩，因为当温度降低时，内部气体的压力会降低。体积减小使气球失去浮力，从而降低高度。它们在白天的高温期间会恢复一些高度，但持续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投放压载物，这两者都限制了飞行持续时间。
相比之下，超压气球具有嵌入式绳索，可使其体积大致保持恒定，从而帮助它们以被动方式保持大致恒定的高度。“当太阳消失时，它可以为您提供稳定的高度，”NASA 气球计划办公室负责人 Debora Fairbrother 说，该办公室位于弗吉尼亚州沃洛普斯岛的沃洛普斯飞行中心。
NASA 于 2012 年在瑞典基律纳测试了其 532,000 立方米的超压气球，但新的发射是首次携带重要的科学载荷。它携带了 2,300 公斤的有效载荷，高度约为 33.5 公里。
Fairbrother 说，由于飞行可能会持续 100 天或更长时间，因此该机构不得不获得新西兰等国家的许可，以防气球飘入其领空。通常持续仅几周的传统气球飞行通常会在南极洲周围进行一两次环绕，由极地环流风吹动。如果 COSI 像预期的那样持续很长时间，它可能会离开南极洲并向北移动。
从那时起，就变成观察和等待，并将气球及其有效载荷降落在 NASA 可以回收望远镜的陆地上。“如果我们必须在水上终止，它就丢失了，”Fairbrother 说。（超压气球飞行 54 天的记录本可以更长，但事实是 NASA 不得不在陆地上将其降落，因为它没有获得离开南极洲大陆的许可。）
COSI 团队已经见证了其气球的挫折。2010 年，在澳大利亚艾丽斯斯普林斯的一次传统气球发射中，当气球无法从部署机构释放时，COSI 前身仪器丢失。12 月 28 日的发射也因 2013 年 10 月的美国政府停摆而推迟了一年，这取消了南极研究季的大部分工作。
本文经许可转载，并于 2014 年 12 月 29 日首次发布。