SuperBIT:一種可媲美哈勃望遠鏡的低成本天文望遠鏡

據外媒報道,達勒姆大學、多倫多大學和普林斯頓大學及NASA和加拿大航天局合作建造了一種新型天文望遠鏡–SuperBIT。SuperBIT由一個足球場大小的氦氣球攜帶,在地球大氣層的99.5%以上的地方飛行。該望遠鏡將於明年4月首次投入使用,部署后將獲得可跟哈勃太空望遠鏡相媲美的高分辨率圖像。

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Mohamed Shaaban是多倫多大學的一名博士生,他將在RAS國家天文學在線會議上的演講中介紹SuperBIT。

來自遙遠星系的光要經過數十億年才能到達我們的望遠鏡。在最後的幾分之一秒,光線必須穿過地球旋轉、湍流的大氣層。這使得我們人類對宇宙的看法變得模糊。為了克服這種問題,地面上的天文台都會被建在高海拔的地點,,然而直到現在,只有將望遠鏡放置在太空中才能徹底擺脫來自大氣的影響。

SuperBIT全稱Superpressure Balloon-borne Imaging Telescope(超壓氣球攜帶成像望遠鏡)擁有一塊直徑為0.5米的鏡面,由一個體積為53.2萬立方米的氦氣球攜帶到40公里的高度。

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它在2019年的最後一次試飛展示了其非凡的指向穩定性,據悉,它在超過一小時的時間裡變化幅度才不到三萬六千分之一度。這應該能使望遠鏡獲得像哈勃太空望遠鏡一樣清晰的圖像。

不過之前沒有人這樣做過,這背後的原因不僅僅是它操作起來極其困難並且氣球只能在空中停留幾個晚上–這對於一個雄心勃勃的實驗來說時間顯然太短了。然而,NASA最近開發了一種“超高壓”氣球,它可以讓氦氣氣球保存數月。SuperBIT計劃於4月在新西蘭的瓦納卡發射。在季節性穩定風的帶動下,它將環繞地球數次–夜裡成像天空,白天則利用太陽能電池板為其電池充電。

據了解,SuperBIT首個望遠鏡的建造和運行預算為500萬美元,其成本幾乎是同類衛星的1/1000。氣球不僅比火箭燃料便宜,而且將有效載荷送回地球並重新發射的能力意味着它的設計在數次測試飛行中得到了調整和改進。此外,現代數碼相機每年都在改進,所以開發團隊在SuperBIT發射前幾周將會為它的最新試飛購買最新的尖端相機。這台太空望遠鏡將繼續升級或在未來的每次飛行中都會有新的儀器。

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從長遠來看,當哈勃太空望遠鏡不可避免地出現故障時,它將不會被再次修復。在那之後的20年裡,ESA/NASA的任務將只能在紅外波長(如定於今年秋天發射的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡)或單一光學波段(如明年發射的歐幾里得天文台)進行成像。

等到那時,SuperBIT將成為世界上唯一能進行高分辨率多色光學和紫外觀測的設施。該團隊已經有資金來設計一個從SuperBIT 0.5米口徑的望遠鏡升級到1.5米口徑的望遠鏡。再加上更寬的角度鏡頭和更多的百萬像素,這台更大的儀器將表現得比哈勃還要好。低廉的成本甚至使擁有一批太空望遠鏡成為可能從而為世界各地的天文學家提供時間。

Shaaban指出:“新氣球技術使得參觀太空變得便宜、簡單和環保。SuperBIT可以不斷地重新配置和升級,但它的首個任務是觀察宇宙中最大的粒子加速器:星系團之間的碰撞。”

2022年飛行的科學目標是測量暗物質粒子的性質。雖然暗物質是不可見的,但天文學家繪製出了它讓光線彎曲的方式,這是一種被稱為引力透鏡的技術。SuperBIT將測試暗物質是否會在碰撞中減速。地球上沒有粒子對撞機可以加速暗物質,但這是一個關鍵的特徵,理論預測可能解釋最近對異常行為介子的觀測。

杜倫大學的Richard Massey教授補充稱:“原始人可以把岩石打碎看看它們是由什麼組成的。SuperBIT正在尋找暗物質的收縮。這是同一個實驗,你只需要一個太空望遠鏡就能看到它。”

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