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真空和低温

真空和低温

气球传播的望远镜可以减少凉爽

11 Dec 2020 Isabelledumé.
山猫
在液氦转移期间仍来自山猫的飞行中的视频,高度为130,000英尺。信用:美国宇航局

Balloon-Borne望远镜可以观察到占地面积的丰富的横向的仪器不能,但繁重的冷却要求限制了高处可以获得多少设备。美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究人员发现了一种方法,通过大大减少望远镜的冷却系统的重量来尽量减少这个问题。研究人员已经在一个名为Balloon-Forne低温测试的任务中测试了他们的方法,并计划进一步研究后续特派团。

在光谱的红外区域中,遥远的星系和形成的气体和灰尘的云和灰尘发出光子。因为地球的大气层阻塞了大部分的红外辐射,所以这些物体很难从地面学习。虽然太空任务是理想的选择,但它们非常昂贵。将望远镜进入平流层的气球是一个很好的选择,因为它们的成本要少得多。

需要近绝对零温度

球队领导人表示,球囊传播望远镜的镜子可以巨大,衡量高达3至5米 - “客厅的大小” Alan Kogut.。这提出了挑战,因为镜子,如望远镜的其余部分,需要在任务期间被冷却到绝对零附近。 Kogut说,如果他们不是,他们的热量可以消灭来自深度空间的红外光“就像过度发光的照相机”。

“液体氦气可以很容易地冷却望远镜,但保持冷却意味着将整个望远镜放入一个叫做杜瓦的巨型热水瓶中,”他说。 “热水瓶瓶的客厅的大小将重达几吨 - 比最大的气球更多。”

Kogut解释说,标准的德瓦特需要这种沉重,因为他们的墙壁必须保持对海平空气压力的真空。然而,他和他的同事们推出了一个气球传播的杜瓦尔可能要轻微打火机,因为气球的经营高度为40公里的压力只是海平面的0.3%。

极薄的不锈钢墙

德瓦斯为此开发 山猫 任务包括内杯,其含有由外壳包围的液体冷却剂。两层之间的间隙在真空下,防止空气从外部携带热量进入寒冷的内部。 Kogut说,这种“桶”设计是常规的,但杯子和壳体的墙壁不是由不锈钢制成的,这是0.5毫米的厚度,是“比苏打水厚得更厚”。

新的杜瓦尔可以在室温下发射,它具有一个集成阀,其允许内杯和外壁之间的真空间隙在上升期间连续排出。这允许空气逃逸,从而消除墙壁上的任何压力梯度。

一旦气球到达大约40公里的海拔高度,阀门关闭以密封杜瓦的真空,解释道。通过将液氮或液氦从单独的储罐泵入超级储罐来冷却望远镜,本身是标准结构,小而且不等。

成功的第一次测试

该团队在2019年8月推出的827千克有效载荷上进行了新的设计。这个初步测试的目标是两倍。首先,它意味着证明低温液体(测试中的14升液氮和268升液氦)确实可以通过在浮动海拔地区转移。其次,它旨在测量对接收露天的热量的总热量。研究人员认为这约为2.7W,比在理想的实验室条件下为同一露天度测量的1至2W。他们说,将在随访飞行中比较这个值,使用较轻的露天的相同尺寸。

第一次飞行的结果详述了 科学仪器审查.

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