気球搭載望遠鏡

気球搭載望遠鏡は空中望遠鏡の一種で、 1つまたは複数の成層圏気球の下に吊り下げられ、地球の大気圏の下層の密度の高い部分より上に持ち上げられる軌道下天体望遠鏡です。これには、宇宙望遠鏡よりもはるかに低いコストで望遠鏡の解像度の限界を改善できるという利点があります。また、大気によってブロックされる周波数帯の観測も可能になります。^[1]

気球搭載望遠鏡は、 1957年にストラトスコープIが打ち上げられて以来、成層圏からの観測に使用されてきました。 ^[2]それ以来、赤外線、マイクロ波、X線、ガンマ線帯域での観測のために、さまざまな機器が気球で上空に運ばれてきました。1997年から2003年にかけて飛行したBOOMERanG実験^[3]と、1998年と1999年に飛行したMAXIMA ^[4]は、宇宙マイクロ波背景放射の地図を作成するために使用されました。

気球搭載型望遠鏡は、高度が比較的低く、飛行時間が数日しかないという欠点がある。しかし、最大高度は約50kmで、カイパー空中天文台や成層圏赤外線天文台などの航空機搭載型望遠鏡の限界高度15kmよりもはるかに高い。^{[1] [5]}気球搭載型望遠鏡が墜落し、望遠鏡が損傷または破壊された例がいくつかある。

気球は望遠鏡から天頂を隠しますが、非常に長い吊り下げにより、これを 2° の範囲に減らすことができます。望遠鏡は、成層圏の風の誘導運動や気球のゆっくりとした回転と振り子運動から隔離する必要があります。方位の安定性は、磁力計と、短期的な補正のためのジャイロスコープまたはスタートラッカーによって維持できます。方位、仰角、交差仰角軸で構成される 3 軸マウントは、チューブの動きを最もよく制御します。^[5]

NASAは、2024年12月1日に、400フィートの気球と2.5メートルの遠赤外線望遠鏡を搭載した史上最大の気球観測所を打ち上げる予定である。^[17] ASTHROS（サブミリ波での高スペクトル分解能観測のための天体物理学成層圏望遠鏡）は南極から打ち上げられ、4週間の持続が想定されている。主鏡は9枚のパネルで構成され、直径8.2フィート（2.5メートル）である。光学系はイタリアのメーカーMedia Lario社が製造している。気球は高度130,000フィート（40キロメートル）に達する可能性がある。^[18]

4,000万立方フィートのヘリウム気球は、完全に膨らむと幅約400フィート（150メートル）になる。ゴンドラ、太陽電池パネル、アンテナ、科学機器、通信システムを含む観測所の重量は、現時点で最も正確な推定で約5,500ポンド（2,500キログラム）である。望遠鏡の検出器は、太陽電池パネルからの電力で稼働する極低温冷却器を使用して4ケルビンまで冷却する必要がある。ASTHROSの主な科学的目標の1つは、天の川銀河やその他の銀河における恒星フィードバックに関する新しい情報を提供することである。恒星フィードバックとは、恒星がその銀河系内で新しい恒星の形成を加速または減速するプロセスである。ASTHROSは、いくつかの特定の光の波長で高スペクトル分解能分光測定を実施し、恒星フィードバックを促進するプロセスによって形成される2つの特定の窒素イオンを特定する初のミッションとなる。 ASTHROSは機会目標としてうみへび座TW星を観測する予定である。^[19]

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