本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
编者按:欢迎来到 ANITA,南极脉冲瞬态天线!从 10 月到 12 月,Katie Mulrey 将与 ANITA 合作团队前往南极洲,建造和发射 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探测。这是系列文章中的第六篇,“冰上的中微子”,记录了这项工作。
发射日终于到了。风力很小,而且天气预报预示着一次伟大的中微子探测气球发射。这是 ANITA 第六次尝试发射。每个人都非常愿意送别气球。在气球和有效载荷升空之前,科学团队在发射日几乎无事可做。发射由CSBF的索具、电子和天气团队负责。
气球是从一辆名为“The Boss”的巨型车辆上发射的,飞行所需的一切都以长长的直线排列在其后。首先是 The Boss 用起重机吊起有效载荷。接下来是一个降落伞,用于在飞行结束后将有效载荷带回地面。连接到降落伞的是气球(在上图中以粉红色包装纸包裹可见)。气球由类似于塑料购物袋的材料制成,因此非常脆弱!一旦它从包装纸中取出,就无法回头了,因为试图重新包装气球可能会造成一些损坏。我们正在等待包装纸被打开的消息。那时我们就知道发射迫在眉睫。
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只有气球的顶端充满了氦气。这足以将两吨重的 ANITA 提升到 36 公里的高度,在那里它将采集数据。一旦气球上升到较低密度的大气层,整个气球将膨胀到足球场大小。氦气通过两根长塑料管注入气球,并在添加正确的量后将其系紧。那个气球可以抬起整个有效载荷,因此在发射前需要做大量工作才能将其保持在地面上。
在发射时,“The Boss”开始沿着风向推动气球和有效载荷。它松开了有效载荷,气球开始在空中上升。时间很难掌握!如果握住有效载荷的时间太长,气球会拉得太猛,可能会撕裂。太早放手,又会把有效载荷掉到雪地上。真是太刺激了!当我们看到气球飘走时,大家都欢呼雀跃。
现在是数据时间。ANITA 上有不断写入数据的硬盘,但在飞行结束后才能访问,而且只有在有效载荷可以回收的情况下才能访问。(在某些情况下,有效载荷会落入水中或被雪覆盖,因此我们无法获得。)我们记录了大量的无线电信号数据,其中只有一小部分是真正的中微子或宇宙射线。我们通过卫星发送我们认为可能非常重要的数据。在飞行开始时,我们还可以“视线”访问气球,这意味着在气球越过地平线之前,我们可以通过无线电通信直接与仪器对话。此后,我们完全依赖卫星通信。ANITA 合作者全天候 24/7 观看数据流,以查看一切是否正常工作。我们监控仪器的温度、电压和电流水平以及传入的无线电数据的图表。
如果来自我们 48 个天线的信号以正确的方式匹配,我们就知道我们有一个中微子!我们在飞行后的几个月里仔细分析数据,以确保我们知道自己看到了什么。ANTIA 几乎绕南极洲转了一圈。如果我们幸运的话,我们可能会再转两圈。我们收集的数据越多,就越好。
长期以来,我们都认为 ANITA 是一个庞大的科学仪器,在我们面前耸立着。它漂浮在空气中看起来是如此之小。令人惊奇的是,这个有效载荷将揭示地球上能量最高的粒子。