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內(nèi)容摘要：2023年12月6日，在南極洲美國國家科學(xué)基金會麥克默多站附近羅斯冰架上的長期氣球設(shè)施進(jìn)行望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)測試時，GUSTO望遠(yuǎn)鏡掛在機(jī)庫起重機(jī)上。任務(wù)專家正在校準(zhǔn)用于確定望遠(yuǎn)鏡指向的恒星相機(jī)。圖像：鳴謝:

2023年12月6日，在南極洲美國國家科學(xué)基金會麥克默多站附近羅斯冰架上的航空航天長期氣球設(shè)施進(jìn)行望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)測試時，GUSTO望遠(yuǎn)鏡掛在機(jī)庫起重機(jī)上。局的際空間圖任務(wù)專家正在校準(zhǔn)用于確定望遠(yuǎn)鏡指向的準(zhǔn)制星恒星相機(jī)。圖像：鳴謝:uux.cn/José Silva代表GUSTO團(tuán)隊
（神秘的備繪地球uux.cn）據(jù)美國國家航空航天局科學(xué)編輯團(tuán)隊：在南極洲的一大片冰原上，科學(xué)家和工程師們正在準(zhǔn)備一項名為GUSTO的美國美國國家航空航天局實驗，在氣球上探索宇宙。航空航天GUSTO將在12月21日之前從美國國家科學(xué)基金會麥克默多站研究基地附近的局的際空間圖羅斯冰架發(fā)射。
GUSTO代表銀河/河外ULDB光譜太赫茲天文臺，準(zhǔn)制星它將窺視恒星之間被稱為星際介質(zhì)的備繪空間。氣球攜帶的美國望遠(yuǎn)鏡將幫助科學(xué)家用極高頻率的無線電波制作銀河系大部分區(qū)域的3D地圖。GUSTO將檢查一個100平方度的航空航天區(qū)域，探索星際介質(zhì)的局的際空間圖許多階段以及銀河系中主要化學(xué)元素的豐度。
通過研究LMC并將其與銀河系進(jìn)行比較，準(zhǔn)制星我們將能夠了解星系是備繪如何從早期宇宙演化到現(xiàn)在的。
克里斯·沃克GUSTO首席研究員
特別是，GUSTO將掃描星際介質(zhì)中的碳、氧和氮，因為它們對地球上的生命至關(guān)重要。這些元素還可以幫助科學(xué)家解開塑造星際介質(zhì)的復(fù)雜過程網(wǎng)絡(luò)。
雖然我們的銀河系充滿了數(shù)十億顆恒星，包括我們的太陽，這些恒星本身就很有趣，但它們之間的空間擁有大量關(guān)于恒星和行星如何誕生的線索。
星際介質(zhì)是擴(kuò)散的冷氣體和塵埃積聚成巨大的宇宙結(jié)構(gòu)，稱為分子云的地方，在適當(dāng)?shù)臈l件下，分子云可以坍縮形成新的恒星。從年輕恒星周圍旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)盤，行星可以形成。
“古斯特”在研究這一過程的第一部分的能力方面是獨一無二的，“首先要理解這些云是如何形成的，”亞利桑那大學(xué)“古斯特”的首席研究員克里斯·沃克說。GUSTO是美國國家航空航天局大學(xué)、亞利桑那大學(xué)、約翰霍普金斯應(yīng)用物理實驗室(APL)和荷蘭空間研究所(SRON)的合作項目；以及麻省理工學(xué)院，JPL，史密森天體物理天文臺，和其他。

2023年11月9日，當(dāng)哥倫比亞科學(xué)氣球設(shè)施的人員幫助陣風(fēng)團(tuán)隊將天文臺從水平位置翻轉(zhuǎn)到垂直位置時，可以看到陣風(fēng)望遠(yuǎn)鏡。這張照片是在南極洲美國國家科學(xué)基金會麥克默多站附近的羅斯冰架上的長期氣球設(shè)施拍攝的。鳴謝:uux.cn/José Silva代表GUSTO團(tuán)隊
最終，當(dāng)大質(zhì)量恒星死亡并爆炸成為超新星時，大質(zhì)量沖擊波會在分子云中波動，這反過來會導(dǎo)致更多恒星誕生，或者干脆摧毀分子云。古斯特也可以觀察分子云的末期。
GUSTO的功能就像一臺宇宙收音機(jī)，裝備來“傾聽”特定的宇宙成分。這是因為它能感應(yīng)到原子和分子傳輸?shù)母哳l信號。GUSTO中的“T”代表“太赫”——比手機(jī)工作頻率高出約1000倍。
“我們基本上有我們建造的這個無線電系統(tǒng)，我們可以轉(zhuǎn)動旋鈕，調(diào)諧到這些線路的頻率，”沃克說。“如果我們聽到什么，我們知道是他們。我們知道是那些原子和分子。”
隨著望遠(yuǎn)鏡在天空中移動，科學(xué)家們將利用它來繪制每個位置特定原子和分子的信號強(qiáng)度和速度。“然后我們可以回去把這些點連接起來，創(chuàng)建一個看起來像是發(fā)射的照片的圖像，”沃克說。
由于大氣中的水蒸氣吸收了來自相關(guān)原子和分子的光，干擾了測量，所以從地球上的望遠(yuǎn)鏡無法對碳、氮和氧進(jìn)行這樣的觀測。在離地面約120，000英尺高的氣球上，GUSTO將在大部分水蒸氣上方飛行。“對于我們所做的科學(xué)類型來說，這就像在太空一樣好，”沃克說。
GUSTO望遠(yuǎn)鏡還將揭示大麥哲倫星云(或稱LMC，我們銀河系附近的一個矮星系)的三維結(jié)構(gòu)。LMC類似于美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡正在探索的早期宇宙中的一些星系。但是由于LMC比遙遠(yuǎn)的早期星系近得多，科學(xué)家們可以興致勃勃地更詳細(xì)地研究它。
“通過研究LMC并將其與銀河系進(jìn)行比較，我們將能夠了解星系如何從早期宇宙演化到現(xiàn)在，”沃克解釋道。
GUSTO預(yù)計將乘坐一個3900萬立方英尺的零壓力氣球飛行至少55天，這種氣球可以在南極的夏天長時間高空飛行，漂浮時的直徑有一個足球場那么大。

2023年11月9日，GUSTO團(tuán)隊成員José Silva，荷蘭空間研究所(SRON)的博士后研究員，站在羅斯冰架上的長期氣球設(shè)施標(biāo)志旁邊，距離美國國家科學(xué)基金會在南極洲的麥克默多站8英里。鳴謝:uux.cn/Geoffrey Palo代表GUSTO團(tuán)隊
南極洲為GUSTO提供了一個理想的發(fā)射地點。在南半球的夏天，這片大陸可以獲得持續(xù)的陽光，因此科學(xué)氣球在那里會格外穩(wěn)定。此外，南極周圍的大氣層會產(chǎn)生寒冷的旋轉(zhuǎn)空氣——產(chǎn)生一種稱為反氣旋的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象使氣球能夠不受干擾地繞圈飛行。
弗吉尼亞州沃洛普斯飛行設(shè)施的美國國家航空航天局氣球項目辦公室主任安德魯·漢密爾頓說:“這些任務(wù)每次將繞南極飛行幾天或幾周，這對科學(xué)界來說真的很有價值。”“他們觀察的時間越長，獲得的科學(xué)知識就越多。
GUSTO是美國國家航空航天局探索者計劃中的第一個氣球搭載實驗。它與該計劃的星載衛(wèi)星具有相同的科學(xué)影響力，如TESS(過境系外行星調(diào)查衛(wèi)星)和IXPE(成像X射線偏振探測器)。
APL的GUSTO項目經(jīng)理基蘭·赫加蒂說:“我們真的很想開拓創(chuàng)新。"我們想證明氣球調(diào)查確實會帶來令人信服的科學(xué)成果."
來自亞利桑那大學(xué)和APL的總共12名任務(wù)團(tuán)隊成員正在南極洲進(jìn)行GUSTO發(fā)射前的最后檢查。
海豹和企鵝就在附近，沃克和他的同事們正在努力工作，為這次天空中的終極冒險做準(zhǔn)備。對沃克來說,“興致”代表了他30年的努力，是從地面望遠(yuǎn)鏡和其他氣球?qū)嶒炛蝎@得的成果。
“我們都感到非常幸運和榮幸能夠完成這樣的任務(wù)——有機(jī)會組裝世界上有史以來最先進(jìn)的太赫茲儀器，然后拖著它繞半個世界，然后發(fā)射它，”他說。“這是一個挑戰(zhàn)，但我們感到榮幸和謙卑，能夠做到這一點。”
關(guān)于任務(wù)
2017年3月，美國國家航空航天局天體物理學(xué)分部選擇了機(jī)遇GUSTO(銀河/河外ULDB光譜太赫茲天文臺)的探測器任務(wù)，以測量星際介質(zhì)的排放，幫助科學(xué)家通過測量我們銀河系和大麥哲倫云的一個大區(qū)域來確定星際氣體的生命周期。GUSTO任務(wù)由圖森亞利桑那大學(xué)的首席研究員Christopher Walker領(lǐng)導(dǎo)。該團(tuán)隊還包括位于馬里蘭州勞雷爾的約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實驗室，該實驗室提供了安裝儀器的氣球平臺，稱為吊籃，以及GUSTO項目管理。亞利桑那大學(xué)提供了GUSTO望遠(yuǎn)鏡和焦平面儀器，該儀器結(jié)合了來自加利福尼亞州帕薩迪納美國國家航空航天局噴氣推進(jìn)實驗室、劍橋麻省理工學(xué)院、坦佩亞利桑那州立大學(xué)和SRON荷蘭空間研究所的探測器技術(shù)。