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编者注:欢迎来到 ANITA,南极瞬态脉冲天线! 从十月到十二月,凯蒂·穆尔里将与 ANITA 合作团队前往南极洲,建造并发射 ANITA III,这是一个科学气球,它利用整个南极大陆进行中微子和宇宙射线的探测。 这是“冰上的中微子”系列文章的第三部分,记录了这项工作。
我们正式有两周没见过日落了! 令人惊讶的是,这里很容易进入日常状态。 我们每周工作七天,以确保 ANITA 能够按时准备就绪,所以每天都感觉一样。
每天早上,我们起床后乘坐巴士前往 CSBF 长期漂浮气球(LDB)设施。 它位于 埃里伯斯山的阴影下,那是地球上最南端的活火山。 它总是在冒烟,提醒我们它是活的。 我们发现那里比镇上冷得多。 感谢我们所有的防寒装备! 麦克默多站位于陆地上,而 LDB 则建在 罗斯冰架上。 在车程中,我们开车越过了两者之间的边界。
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当冰块挤压陆地时,会形成令人惊叹的压力脊,随着时间的推移,它们看起来像巨大的冰冻波浪。 这是海豹喜欢产崽的地方,因为它们可以通过山脊附近的裂缝爬出水面到冰面上。 上周我们碰巧在该地区看到了一只新生海豹幼崽!
我们驻扎在一个飞机机库里。 当我们到达时,它是空的,但随着集装箱的到来,它一天天地装满了更多的设备。
现在是开始建造的时候了! 这是实验中最激动人心的阶段之一。 吊舱(有效载荷的结构框架)最初是由数千根碳纤维管和金属连接器组成的。 它是从上到下构建的。 通信设备和太阳能电池板位于最顶端。 GPS 和通信天线需要位于有效载荷的顶部,以便它们可以直接访问卫星。 接下来是天线。 天线以径向方式组织成 16 个“phi 扇区”,并向下倾斜 10 度朝向大陆。 这样我们就可以看到冰面上的所有方向
ANITA 由 48 个宽带天线(180-1200 MHz)和一个低频天线(30-80 MHz)组成。 每个宽带天线都有两个馈源,一个水平和一个垂直。 垂直极化非常适合探测中微子,因为穿过南极冰的无线电信号必须是垂直极化的,才能在不完全内部反射的情况下逃脱。 宇宙射线无线电发射主要是由空气簇射中带电粒子在地球磁场中水平移动引起的,因此水平极化非常适合探测它们。 来自所有天线的信号都通过电缆连接到 ANITA“仪器箱”。
我们看到的信号非常微弱。 如果冰面上有人碰巧启动了汽车发动机,信号可能会到达有效载荷,并且看起来非常像中微子信号——因此,从信号到达天线到数据记录在仪器箱中,之间会发生很多事情。 射频(无线电频率)信号首先通过一个放大器,然后通过一根长电缆,通过滤波器、分路器、更多放大器、更多电缆,然后进入我们的触发和数字化系统。 所有这些组件都具有不同的特性(97 个通道!),需要在我们能够说出我们的数据真正意味着什么之前仔细校准。 我们通过将已知脉冲发送到系统中并记录另一端输出的内容来做到这一点。 我们的数据分析取决于信号的精确时间和幅度,因此校准至关重要。
麦克默多站是科学合作的好地方。 周日晚上,我们会聚集在厨房,听取当地团体的科学讲座。 在工作日,我们与其他科学团队一起玩沙狐球,并与 CSBF 工作人员一起弹吉他。 镇上周围也有很多很棒的徒步路线。 徒步登上观察山可以欣赏到麦克默多的壮丽景色。 我们还步行前往了斯科特小屋,该小屋自 1900 年代初期以来就得到了完美的保存。 在一整天的科学研究和一生只有一次的娱乐机会之间,这里几乎没有空闲时间。