像去年5月在新西兰充气的这个超压气球，可以驻空更久。科学家们想在南极使用它们，在那里它们可能会实现环绕大陆100天，同时对宇宙进行深入观测。(NASA/Bill Rodman)
克里斯托弗·沃克在十几年前访问了南极洲，之后的挫折使他感到灰心。从1994年到2005年，亚利桑那大学天文学家在大部分南方夏季都到南极来安装和服务一台望远镜，用于研究星际介质，即散布在恒星之间的气体和尘埃。
然而在2011年10月，Walker带领一支队伍到南极部署了一个新的望远镜来研究这个空间，与以往不同的是它不会安装在冰冷的地形上，它会高于地面，将被一个巨大的氦气气球带到高空。这支队伍八次跋涉到大陆最大的定居点麦克默多火车站（McMurdo Station）外面的发射台，在凌晨发射尝试之前，半夜到达（尽管处于极昼时期），进行了数小时的系统检查和其他准备工作。强风抹杀了前七次的尝试。
“我每隔两天左右就会打电话回家，在那之后的几个月里，我的孩子们说：”爸爸，发生了什么事？你的头发变白了！“沃克回忆说。被称为平流层太赫兹天文台（STO）的气球和望远镜终于在第八次试飞中成功飞行并且在高空停留了14天。但2015年STO-2的后续飞行尝试更令人沮丧，难以驾驭的风将其搁置。天文台熬过了这个漫长而黑暗的冬天，终于在次年夏天的第一次尝试中，飞上了天空。
气球搭载的仪器正在研究昏暗的星际介质——尘埃
沃克说：“这听起来很难，而且确实是。但每一个曾参与过这些活动到过那个地方的成员都想再次出发。” “这是我在职业生涯中做过的最难的事情。但这也是最有价值的。沃克和他的团队在为下一次气球任务做准备时希望获得更大的回报。这一次将与众不同。在2021年12月的目标发射之后，名为GUSTO的望远镜将漂浮至少100天，其任务设计者希望达到迄今为止最长的飞行时间的两倍。在南极季风的变化将它吹出南极洋上空之前，它会环绕南极几次。
美国航空航天局的“探索者计划”选择了这个耗资4000万美元的以两个天文台（STO）飞行为先驱的飞行任务，该计划负责发展和发射中小型空间科学飞行任务。GUSTO是银河/ 银河系外超长驻空气球（ULDB）光谱太赫兹天文台的复合缩写，将成为它的第一个气球项目。 GUSTO首席研究员沃克（Walker）说：“我把它叫做气球飞行器。 “我们正在帮美国航空航天局编写这一新型任务的规则手册。并不是所有的科学都可以借助气球完成，但很多都可以。我们正在为未来开辟道路。“
这条道路始于亚利桑那州南部较暖和的地区，天文学家正在寻找一种研究星际介质的新方法，这种星际介质包含了我们身边所有物体的基本组成部分。沃克说：“星际介质是所有恒星，行星和人类的来源。“就在47亿年前，我们都是星际介质。”
沃克出生于1957年，“在太空探索的黄金时代”，他说。像那个时代长大的许多人一样，他渴望成为一名宇航员，通过取得天文学博士学位，并接受电气工程和光学方面的培训开始这个过程。他说：“要建立一个天文台，你需要涉足所有这些领域。” “你需要了解科学，如何收集光线，如何处理这些光线，以及如何解释数据。”当他因为需要药物才能忍受南极的极端温度而在中途通过筛选时被淘汰时，他的宇航梦随之破灭。
当他分析STO的数据（该团队预计今年初公布其结果）并准备GUSTO进行飞行时，他正在计划进一步研究下一代气球实验：大气球反射器。沃克和一位同事在班加罗尔机场停车场构思了这个想法，并在餐巾纸上涂写了这个设计。这个概念是一个气球内套一个气球：一个球体带着一个反光铝半球装载在一个更大的，透明载体气球内飞向平流层。外部的气球为轻量级的“反射镜”提供了一个稳定的平台，同时反过来又允许反射器比现有的科学气球设计更大——10米（32英尺）或更多，而目前的科学气球设计只能装载约1米宽的反射镜。入射光聚焦在内部气球的接收器上。亚利桑那大学获得了这项技术的专利，并启动了名为FreeFall 航空航天的小公司，将这一想法商业化。
随着GUSTO推进，这些任务应该帮助Walker和其他天文学家更好地理解材料如何开始聚合形成冷和黑暗的分子云。这些云可以跨越许多光年；物质有时会碎成块状，然后瓦解成数百或数千颗恒星。另一位亚利桑那大学天文学家克雷格·库列萨（Craig Kulesa）说：“我们生活在一颗恒星旁边的星球上，但我们不知道这是怎么发生的。 “如果你有一个真正黑暗的天空，在那里你可以看到银河系，它看起来像有洞。那些黑斑不是物质的缺失，而是阴冷的暗物质。这是恒星出生的温床。但我们并不真正了解这些云如何诞生恒星。我们甚至不知道云层本身是如何形成的”。
为了找到这些云层的前身，天然气和尘埃刚刚开始凝聚的微弱对照，天文学家试图绘制在电磁波谱的红外和无线电波段之间的波长上发射能量的特定原子和分子。被称为远红外线，在辐射的频率范围之后，这种发射也被称为太赫兹波。地球大气中的水汽吸收了这些能量带中的辐射，阻止它到达地面。唯一观测的办法就是将接收机放在高地干燥的地面位置，或者用火箭或气球将它们提升到高于大气的地方。所以在二十世纪九十年代中期，亚利桑那团队奔赴南极洲。南极大陆是一个几乎没有降水的广阔沙漠，湿度如此之低，以至于游客有时甚至会在狂饮水的时候流鼻血。
在他们的第一个任务中，他们在阿蒙森 - 斯科特南极站附近安装了一个5.5英尺的地面望远镜，名为AST / RO，在那里绘制了一条银河系。第二种仪器，即高海拔南极太赫兹（HEAT）望远镜，安装在距离极点约600英里的13000英尺高的山脊上，正在绘制更多的星系。天文学家希望借助气球的使命，甚至能够在地面上获得微量的水和热量，以观察银河系中的碳，氮和氧原子以及邻近的小星系 - 大麦哲伦云的微弱辉光。
一个大型科学气球可以在110,000英尺或更高的高度上空盘旋（大气的99.5％以上），并且可以承载高达3吨的有效载荷。当它在海平面的密集空气中升起时，气球看起来像一个感叹号。当它在更高的高度上到达几乎没有空气的地方时，气球就会扩展到那个空的空间。它的直径增长到超过足球场的长度。
德克萨斯州，巴勒斯坦的NASA哥伦比亚气球设施项目经理Dwayne Orr说，南极为这些飞行提供了许多优势，该项目组每年从世界各地发射10到15个气球。他说：“在夏天，太阳总是在上升，所以如果你使用太阳能，你可以保持有效载荷的功率。“气球在夜间不会冷却下垂，所以可以保持良好的高度。这些能够保证气球长时驻空。“盛行的风在大陆周围形成一个逆时针气旋，所以气球在南极周围环绕了几个星期，有效载荷可以在飞行过程中的任何时候通过降落伞降落到地面以便恢复。
由于本文实在是太长了，这里挖一个坑，后面的内容且听下回分解。
未完待续~~
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