印度首个由学生主导的临近空间科学实验-APEIRO
项目目标
Apeiro的项目目标旨在测定印度次大陆上空平流层区域的宇宙射线的辐射通量。 这项研究将有助于衡量航空和航天飞行人员暴露在宇宙射线辐射下的风险。该实验将利用高空气球（HAB）在海拔22km的高度部署宇宙辐射探测器。
什么是宇宙射线？
宇宙射线于1912年由维克托·赫斯（Victor Hess）发现，是高能带电粒子，源于地球大气之外。这些粒子几乎是以光速行进的，它们的形式通常是原子核，但也可以是其他带电粒子。在海平面上，大气层提供了足够的屏蔽，以避免这些粒子不断地从各个方向撞击地球。一开始，人们认为由这些粒子引起的辐射是一种电磁辐射，因此为其起名为“宇宙射线”。
在发现这些粒子之前，科学家们一直都被大气中的电离辐射所困扰。他们认为这种辐射是从地面和我们周围的某些物体散发出来的。从1911年到1913年间，Victor Hess冒着生命危险进行了几次大胆的热气球飞行，以测量这种远离地球表面的辐射的变化。他使用一个验电器来测量辐射，从地面一直上升到5.3km的高度，并记录他的观测结果，结果表明电离辐射从地球表面开始随高度逐渐增加。因此，他断定这些粒子是从外层空间穿透大气层来到地球的。凭借这一发现，Hess在1936年获得了诺贝尔物理学奖。
在粒子加速器被研制成功之前，人们已经确信这些粒子是研究新粒子的一个很好的来源，而且某些粒子最早也是从地球大气与宇宙射线的相互作用中被发现的。然而，现在人类正在向天空迈进，我们同样需要考虑这些粒子在太空中所带来的负面影响。与其他几种辐射相似，一旦暴露于宇宙射线中将会导致人体收到伤害——DNA可能发生变化并进一步引起突变或癌症。这些粒子还有可能在电子系统中引发软错误（高能粒子与硅元素之间的相互作用而在半导体中造成的随机、临时的状态改变或瞬变），影响电子设备的寿命。另外，专家怀疑宇宙射线是导致飞机在高空失去上百英尺飞行高度的原因，并因此导致了严重的飞行事故。
我们的实验旨在研究高度对宇宙辐射强度的函数关系。这些数据将有助于理解宇宙辐射的变化，并且对空间天气预报模型的发展做出贡献，其中就包括了NASA的NAIRAS模型。
更多详情，请点击阅读 https://helios.gsfc.nasa.gov/cosmic.html
如何测量宇宙射线的辐射通量？
在世界各地进行的实验中，使用了好几种检测宇宙辐射的方法。其中一种常用且可靠的方法就是使用光电倍增管检测宇宙粒子与闪烁体的相互反应。
闪烁体是一种表现出闪烁性质的物质——即通过与等电离辐射的相互作用发出光的物体，这种电离辐射的典型例子就是宇宙射线。闪烁体被任何电离辐射击中时都会吸收一部分能量。在我们的实验中，Eljen技术公司生产的塑料闪烁晶体被应用于检测宇宙辐射。
闪烁体发出的光线需要用对光线敏感度非常高的设备进行检测。光电倍增管（PMT）就是这样的一个设备，它其实是一个真空管，能够检测红外范围、紫外范围和可见光范围内的电磁辐射。光电倍增管含有高灵敏度的光电二极管，可检测光线并产生电子，这些电子经过高电压倍增电极，产生出不同幅值的电压放大倍数。滨松R6233的光电倍增管被应用在了这项实验中，而它的目标正是实现电压放大的作用。
若想收集准确的数据，就需要对宇宙射线和其他辐射源进行区分。另外，由于电子噪声干扰所引起的数据精度丢失也必须被消除。在我们的实验中，我们使用了三个探测器重合监测的方法，以确保收集的数据能够准确记录宇宙射线的真实通量。探测器被垂直叠放在一起，因为只有垂直于地球表面的射线才能通过三个探测器。这样的布局将确保检测到的辐射是来自于宇宙射线的。
收集到的数据需要经过载荷上的数据采集系统来处理，然后就储存在飞行器中，同时也会传输到地面基站进行进一步的分析。
如何抵达临近空间？
临近空间是指海拔在商业飞行高度以上且卫星轨道高度以下的区域。该区域大致范围在海拔20km至100km左右。临近空间提供了一个研究某些物理现象的环境条件，若想在地面对这些物理现象进行模拟实验，将会耗费大量的资源和时间。临近空间同样还提供了一个宝贵的机会，即在没有真正离开地球的情况下也能对外层空间进行研究，因为在这里进行的研究可以有效避免厚厚的对流层所造成的障碍，其中对流层则是指临近空间和地面之间的空域，就是我们通常所说的“天空”。
在临近空间区域，空气非常稀薄，以至于难以支撑商用飞机的正常飞行，然而对于卫星来说它又过于稠密，从而会对卫星产生空气阻力，导致轨道卫星损失一大部分的能量。为了克服这种困难，我们使用了高空气球（HAB）在临近空间区域进行科学研究。本次实验的载荷是连接在一个高空气球之下的，该气球被充入了氦气。一旦气球起飞，它的航线就无法被控制，因为它的路径是完全取决于风向的。尽管如此，通过调节载荷的重量，可以在一定程度上控制气囊的高度。在历史上，这种气球飞行被称为“穷人的太空飞行”，因为它所提供的太空研究平台，所需成本要比卫星小得多。
在我们的实验中，有效载荷将由TIFR-Hyderabad公司旗下的National Balloon Facility发送到临近空间，而该机构也将提供实验所需的高空气球。从地面发放高度开始，直到飞行高度达到22km左右，高空气球会在这一高度维持将近三个小时，而试验装置将会在这段时间内持续采集数据。该试验预计发放时间是在12月15日和12月25日之间。
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