遨游太空的超压气球

不久前，由美国宇航局和加拿大航天局，以及多所知名大学合作建造的新型天文望远镜——SuperBIT成功诞生，它将获得比哈勃太空望远镜更高分辨率的图像。

多年前，美国宇航局的天文学家们发现，哈勃望远镜在持续数十年高效观测太空的过程中，已日渐显露出它的局限性。比如观测范围有限、分辨率低，以及无法揭示更多的细节等，天文学家需要用更新的太空望远镜来观测太空。

这时，多伦多大学的天文学博士穆罕默德通过翻查曾经的研究数据和资料发现，为了克服光线穿过地球上旋转、湍流的大气层而使人类对宇宙的看法变得模糊的问题，地面上的天文台都会建在海拔高的地点。然而，只要有大气层的存在，就始终无法避免观测模糊的问题，只有将望远镜放置在太空中，才能完全摆脱大气层的影响。而将太空望远镜携带至太空中的实验，也有不少天文学家尝试过，通常是以氦气气球为载体，可这些实验都因气球在空中停留的时间太短而宣告失败。

穆罕默德的研究陷入阻滞，于是他向天文学家史密斯请教。史密斯想到，如果能够研发出一种在空中长时间停留的气球，就能成功破解这一难题，这或许能让人类的太空观测技术迈上一个新台阶。

几日后，史密斯组建了研究团队，开始专注于这种新型气球的研发。起初，史密斯团队设计了一系列小型气球地面实验，测试承压能力和充气展开情况。在破坏实验中，部分气球在压差较大时出现了非理想形状，部分气球又因内外压差过大而发生了胀裂。

后来，史密斯团队又进行了多轮实际尺寸气球飞行的试验，并尝试使用超压气球进行科学任务，但还是出现了气球难以完全展开和中途胀裂的情况。接着，史密斯团队又进行了无数次的球面伸缩和球体耐压试验，才找到改善气球延展性和韧性的方法。经过多年的不懈努力，这种功能性强的超压气球才通过了长时间太空飞行的测试，最终创出了长达数月的太空飞行战绩。

这种超压气球的外部呈扁球形，球体为全封闭式，它由许多独立的轻质聚乙烯薄膜构成，每片膜片的边沿都有加强筋结构来降低球膜应力。球体中的密封气囊一方面可提供飞行时所需升力，一方面又能在昼夜温度和气压变化时，始终保持气球的内外正压，使球体外形饱满，又不易胀裂。因此，超压气球才能在维持零压载重和升限能力时，不受温度和压差的影响。

当超压气球升到一定的高度时，球体被浮升气体胀满，继续上升时球内压力增高，浮升气体密度加大，重力与浮力会达到一种平衡。每当白天太阳辐射增加，球内气体温度上升令球体膨胀时，在不排出气体的情况下，所增加的压力由球体结构承受。球内外的较大压差能避免日落时球体内浮升气体温度下降而导致的浮力损失，从而达到稳定的飞行高度，并具备长航时飞行的能力。

超压气球的研发成功，让世界上唯一能够进行高分辨率多色光学和紫外观测，且廉价环保的新型天文望远镜SuperBIT可以稳定飞行至太空，拍摄出成像媲美哈勃太空望远镜的高解析图片之理想变为了现实，标志着人类观测太空的技术成功迈向了新的里程碑。

由于超压气球具有稳定的飞行高度和飞行时长，在未来，它很有可能作为航天飞机和可扩展运载火箭的替代品。并且，随着材料、结构等各项技术的发展，超压气球的飞行时间还会进一步延长，使用寿命或与卫星相当。