天空中的紅外眼，NASA 新計畫發射氣球望遠鏡到平流層

用來觀測美麗宇宙的望遠鏡，除了能建置在地面及丟到外太空軌道外，還有一個去處──大氣平流層。NASA 新計畫準備放出一個由高空氣球懸掛的望遠鏡 ASTHROS，預計在 2023 年 12 月從南極洲升空，飄升至離地 40 公里的高度，執行 4 個科學目標。

利用氣球將望遠鏡掛到高空中觀測不是什麼新技術，南極脈衝瞬態天線（Antarctic Impulsive Transient Antenna，ANITA）便是利用氦氣球懸掛到離地約 35 公里處，探測微中子與南極冰層交互作用後發射出的無線電脈衝。

2005 年時也有個名為 BLAST（Balloon-borne Large Aperture Submillimeter Telescope）的球載望遠鏡發射，高空氣球帶著主鏡 2 公尺的望遠鏡升至平流層，目標是搜尋恆星與行星起源，不過這架望遠鏡於 2007 年降落南極麥克默多站時失算，由於降落傘未能成功打開，導致南極風把望遠鏡拍在冰面拖曳了 24 小時，雖然數據硬碟最後找回了，但望遠鏡本體已面目全非。

現在 NASA 宣布新計畫 ASTHROS 球載望遠鏡，預計 2023 年 12 月也要從南極麥克默多站發射，飄升至離地 40 公里（商業客機飛行高度 4 倍）的南極上空平流層，順著風向繞南極 2～3 圈（約 3 週），雖然仍遠低於大氣與太空交界（地表以上約 100 公里），但這高度已能觀察到平常被地球大氣層阻擋的遠紅外光。

整體而言，ASTHROS 包含一個寬 150 公尺的氦氣球，氣球下方吊艙攜帶天文望遠鏡與科學儀器，其中遠紅外儀器因需維持低溫狀態，因此還會有一台低溫冷卻器來幫探測器維持在零下 268.5℃。

任務團隊最近已對 ASTHROS 的有效載荷設計進行最後潤飾，包括天文望遠鏡、科學儀器以及冷卻電子系統的子系統，8 月初，NASA 噴射推進實驗室（JPL）工程師們將開始對子系統進行集成與測試。

4 個主要科學任務

ASTHROS 就像是天空中的紅外眼，此次任務將有 4 大目標：第一是探索銀河系中 2 個主要恆星形成區域；第二是檢測並繪製 2 種特定類型的氮離子並繪製圖譜（可以揭露哪裡有大質量恆星、超新星爆炸產生的恆星風重塑了當地氣體雲），然後將這些區域中氣體的密度、速度、運動等資訊製成詳細 3D 地圖，希望了解恆星回饋機制，並改善星系演化的電腦模擬數值。

第三個目標為觀察 Messier83 星系（也稱南風車星系、NGC 5236）中的恆星回饋機制，ASTHROS 計畫主持人 Jorge Pineda 指出，恆星回饋機制是整個宇宙恆星形成的主要調節器，但不能光靠銀河系內的數據就對整個宇宙下定論，新任務希望可以深入了解恆星回饋機制對不同類型星系的影響。

第四個目標則是鎖定長蛇座 TW（TW Hydrae）這顆橙矮星（K 型主序星），由於該恆星還很年輕，周圍環繞著大量灰塵與氣體，稱為原行星盤。ASTROS 將測量原行星盤的總質量以及分布情況，或許可抓出新生行星形成的點。

科學任務完成後，操作人員將發送飛行終止命令，與降落傘相連的吊艙會與氣球分開並返回地面，團隊回收、重新保養望遠鏡後可以再次起飛。

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（首圖來源：NASA）