北极圈冬夜的高空气球试验

据斯瓦尔巴特群岛朗伊尔城的消息，在北极圈冬天的午夜时分，一个来自ISTAR公司的团队与来自意大利和俄罗斯的人员一同在朗伊尔城发放了一个高空气球。ISTAR坐落在美国俄勒冈州姐妹城，是一家专门从事气球发放的公司。朗伊尔城位于斯瓦尔巴群岛中最大的斯匹次卑尔根岛的中央。

本次任务的目标是测试气球系统在北极冬季的寒夜中进行长时间飞行的情况，作为2003年ISTAR联合罗马大学于斯瓦尔巴德开展的气球项目的延续；计划的最终目标是发展在北极圈长航时飞行的能力，为天文学、宇宙学、物理学和大气观测等重要科学分支带来益处提供帮助。

有两个因素使得在冬季极夜期间进行气球飞行的项目非常具有吸引力：长时间没有太阳辐射，同时冬季平流层温度极低、环境稳定，是理想的天文测量环境。

这次发放操作由ISTAR的Steven Peterzén负责，同时得到了来自罗马大学的Francesco Piacentini以及来自意大利国家火山学研究所（INGV）的Giovanni“Gianni”Romero的帮助。该团队还得到了俄罗斯科学院应用物理研究所（IAP RAS）和下诺夫哥罗德州立技术大学（Nizhny Novgorod State Technical University n.a.）的支持。后者协助取得了飞经俄罗斯领空的许可。该项目的资金由Antartide的国家项目规划局以及罗马大学提供。

气球飞行情况

气球于国际标准时间2017年12月17日17:58从机场主跑道发放升空。从照片中可以看出，发射是在非常苛刻的条件下完成的。当时温度为零下8摄氏度，风速约2-3米/秒，并且正在下着大雪。

为了协助气球发放，试验人员还使用了一个10,000立方米的系留气球

。气球发放后升空状态正常，最终于19:30到达了约33公里的平飞高度。

有效载荷重量13.5公斤，包括未来要使用的LSPE-Swipe平台的几个子系统。子系统包括为冬季气球准备的能源系统，其基于锂电池和用于温度控制的气凝胶绝缘装置；用于冬季平流层环境的电子系统，包括飞行中止系统、通信系统、跟踪系统等；为下一代冬季平流层天文观测准备的高度控制传感器以及运动处理单元；最后是一套铱星通信系统。总挂载重量为17.6kg。

气球升空后向南飞行，进入了阳光照射到的区域，使得其高度由于超热而开始升高。不过当它回到阴影区后又很快失去了高度。到了第二天，也就是12月18日，经过21小时的平飞后，气球高度降低到了16.4公里。因此在15:56控制人员决定结束任务。载荷平稳地降落在瑞典北部阿维斯焦的一块居住区。着陆点位于65°57'至18°37'，海拔高度531米。

12月24日，来自Get Lost公司的一个团队到达着陆点，有效载荷没有受到损坏。在飞行过程中，传感器记录到的最低温度低至零下91摄氏度

。

展望未来

一旦项目成立并且技术得到充分的发展和测试，一个名为大规模极化探测仪（LSPE）的仪器将首次进行冬季北极圈极昼长航时飞行。该仪器目前正由保罗·德·伯纳迪斯教授领导下来自Dipartimento di Fisica和罗马大学的团队进行研发。

LSPE是一种球载的毫米波偏振计，旨在测量大角度范围内的宇宙微波背景偏振。它的核心是用于偏振探测的短波长仪（SWIPE），这是一个斯托克斯旋光仪。其采用一个低温（4开尔文）偏振调制器作为第一个光学元件，还包括一个50厘米光圈折射望远镜，一个分束偏振器以及两个大型焦平面，在三个波长范围内装备有330个多模辐射热测量计。

另一个要在该项目中发放的设备是OLIMPO，也是由罗马大学研发的，但是是由西尔维娅·马西教授主持的。

OLIMPO是一个球载的毫米/亚毫米波望远镜，它使用宇宙微波背景（CMB）作为背光来研究宇宙中最大的结构。

它由一个2.6米直径的初级端加上工作在150,220,350,480 GHz频带的四个低温探测器阵列组成。这个量级相当于高频下10米量级地面望远镜的分辨率。通过利用平流层极好的透明度，OLIMPO可以使用差分光谱仪以30个独立频率检测Sunyaev-Zeldovich效应。

与LPSE不同，OLIMPO将在夏季飞行。OLIMPO和LSPE项目都获得了资助，并将由意大利航天局进行发放。

（非常感谢StevenPeterzén和Francesco Piacentini所提供的信息和图片。）

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