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2023年12月6日，在南極洲美國國家科學基金會麥克默多站附近羅斯冰架上的長期氣球設施進行望遠鏡瞄準測試時，GUSTO望遠鏡掛在機庫起重機上。任務專家正在校準用於確定望遠鏡指向的恒星相機。圖像：鳴謝:uux.cn/José Silva代表GUSTO團隊
（神秘的地球uux.cn）據美國國家航空航天局科學編輯團隊：在南極洲的一大片冰原上，科學家和工程師們正在準備一項名為GUSTO的美國國家航空航天局實驗，在氣球上探索宇宙。GUSTO將在12月21日之前從美國國家科學基金會麥克默多站研究基地附近的羅斯冰架發射。
GUSTO代表銀河/河外ULDB光譜太赫茲天文台，它將窺視恒星之間被稱為星際介質的空間。氣球攜帶的望遠鏡將幫助科學家用極高頻率的無線電波製作銀河係大部分區域的3D地圖。GUSTO將檢查一個100平方度的區域，探索星際介質的許多階段以及銀河係中主要化學元素的豐度。
通過研究LMC並將其與銀河係進行比較，我們將能夠了解星係是如何從早期宇宙演化到現在的。
克裏斯·沃克GUSTO首席研究員
特別是，GUSTO將掃描星際介質中的碳、氧和氮，因為它們對地球上的生命至關重要。這些元素還可以幫助科學家解開塑造星際介質的複雜過程網絡。
雖然我們的銀河係充滿了數十億顆恒星，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於恒星和行星如何誕生的線索。
星際介質是擴散的冷氣體和塵埃積聚成巨大的宇宙結構，稱為分子雲的地方，在適當的條件下，分子雲可以坍縮形成新的恒星。從年輕恒星周圍旋轉的物質盤，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麵是獨一無二的，“首先要理解這些雲是如何形成的，”亞利桑那大學“古斯特”的首席研究員克裏斯·沃克說。GUSTO是美國國家航空航天局大學、亞利桑那大學、約翰霍普金斯應用物理實驗室(APL)和荷蘭空間研究所(SRON)的合作項目；以及麻省理工學院，JPL，史密森天體物理天文台，和其他。

2023年11月9日，當哥倫比亞科學氣球設施的人員幫助陣風團隊將天文台從水平位置翻轉到垂直位置時，可以看到陣風望遠鏡。這張照片是在南極洲美國國家科學基金會麥克默多站附近的羅斯冰架上的長期氣球設施拍攝的。鳴謝:uux.cn/José Silva代表GUSTO團隊
最終，當大質量恒星死亡並爆炸成為超新星時，大質量衝擊波會在分子雲中波動，這反過來會導致更多恒星誕生，或者幹脆摧毀分子雲。古斯特也可以觀察分子雲的末期。
GUSTO的功能就像一台宇宙收音機，裝備來“傾聽”特定的宇宙成分。這是因為它能感應到原子和分子傳輸的高頻信號。GUSTO中的“T”代表“太赫”——比手機工作頻率高出約1000倍。
“我們基本上有我們建造的這個無線電係統，我們可以轉動旋鈕，調諧到這些線路的頻率，”沃克說。“如果我們聽到什麽，我們知道是他們。我們知道是那些原子和分子。”
隨著望遠鏡在天空中移動，科學家們將利用它來繪製每個位置特定原子和分子的信號強度和速度。“然後我們可以回去把這些點連接起來，創建一個看起來像是發射的照片的圖像，”沃克說。
由於大氣中的水蒸氣吸收了來自相關原子和分子的光，幹擾了測量，所以從地球上的望遠鏡無法對碳、氮和氧進行這樣的觀測。在離地麵約120，000英尺高的氣球上，GUSTO將在大部分水蒸氣上方飛行。“對於我們所做的科學類型來說，這就像在太空一樣好，”沃克說。
GUSTO望遠鏡還將揭示大麥哲倫星雲(或稱LMC，我們銀河係附近的一個矮星係)的三維結構。LMC類似於美國國家航空航天局的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡正在探索的早期宇宙中的一些星係。但是由於LMC比遙遠的早期星係近得多，科學家們可以興致勃勃地更詳細地研究它。
“通過研究LMC並將其與銀河係進行比較，我們將能夠了解星係如何從早期宇宙演化到現在，”沃克解釋道。
GUSTO預計將乘坐一個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麽大。

2023年11月9日，GUSTO團隊成員José Silva，荷蘭空間研究所(SRON)的博士後研究員，站在羅斯冰架上的長期氣球設施標誌旁邊，距離美國國家科學基金會在南極洲的麥克默多站8英裏。鳴謝:uux.cn/Geoffrey Palo代表GUSTO團隊
南極洲為GUSTO提供了一個理想的發射地點。在南半球的夏天，這片大陸可以獲得持續的陽光，因此科學氣球在那裏會格外穩定。此外，南極周圍的大氣層會產生寒冷的旋轉空氣——產生一種稱為反氣旋的現象，這種現象使氣球能夠不受幹擾地繞圈飛行。
弗吉尼亞州沃洛普斯飛行設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:“這些任務每次將繞南極飛行幾天或幾周，這對科學界來說真的很有價值。”“他們觀察的時間越長，獲得的科學知識就越多。
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星具有相同的科學影響力，如TESS(過境係外行星調查衛星)和IXPE(成像X射線偏振探測器)。
APL的GUSTO項目經理基蘭·赫加蒂說:“我們真的很想開拓創新。"我們想證明氣球調查確實會帶來令人信服的科學成果."
來自亞利桑那大學和APL的總共12名任務團隊成員正在南極洲進行GUSTO發射前的最後檢查。
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備。對沃克來說,“興致”代表了他30年的努力，是從地麵望遠鏡和其他氣球實驗中獲得的成果。
“我們都感到非常幸運和榮幸能夠完成這樣的任務——有機會組裝世界上有史以來最先進的太赫茲儀器，然後拖著它繞半個世界，然後發射它，”他說。“這是一個挑戰，但我們感到榮幸和謙卑，能夠做到這一點。”
關於任務
2017年3月，美國國家航空航天局天體物理學分部選擇了機遇GUSTO(銀河/河外ULDB光譜太赫茲天文台)的探測器任務，以測量星際介質的排放，幫助科學家通過測量我們銀河係和大麥哲倫雲的一個大區域來確定星際氣體的生命周期。GUSTO任務由圖森亞利桑那大學的首席研究員Christopher Walker領導。該團隊還包括位於馬裏蘭州勞雷爾的約翰霍普金斯大學應用物理實驗室，該實驗室提供了安裝儀器的氣球平台，稱為吊籃，以及GUSTO項目管理。亞利桑那大學提供了GUSTO望遠鏡和焦平麵儀器，該儀器結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實驗室、劍橋麻省理工學院、坦佩亞利桑那州立大學和SRON荷蘭空間研究所的探測器技術。