Design and characterization of TES bolometers and SQUID readout electronics for a balloon-borne application
我们提出了测量的电和热性能的新阵列的测辐射热探测器，制作的一部分，开发优化的低光子背景的EBEX球载实验测辐射热计的计划。一个阵列由140个蜘蛛网过渡边缘传感器测辐射热计微加工在一个4”直径的硅晶片。设计的原型阵列上的测辐射热计的平均热导率为32 pW/K，测量结果与此值吻合良好。测量采用新开发的数字频域多路复用器SQUID读出电子学。
2009-08-14 astro-ph.IM
Detection of Crab radiation with a meteorological balloon borne phoswich detector
我们利用印度空间物理学中心现有的轻型气球装置，用一个Phoswich探测器探测蟹状星云脉冲星的X射线辐射。我们提出了用于此目的的检测器的设计考虑和表征。我们在不同高度的探测器环境中模拟背景辐射，并将其用于光谱分析。背景辐射水平和探测器的限制使我们能够计算出太阳系外辐射源的最低探测极限。
2019-09-11 astro-ph.IM
The PoGO+ Balloon-Borne Hard X-ray Polarimetry Mission
PoGO任务包括PoGOLite Pathfinder和PoGO+，旨在提供Crab系统和Cygnus X-1在硬X射线波段的偏振测量。测量是在一个稳定的气球载平台上进行的，该平台由一个100万立方米的气球从瑞典欧洲探空火箭发射场航天中心发射到大约40公里的高度。已经进行了几次飞行，导致两次独立测量蟹状星云的偏振和一次天鹅座X-1的偏振。在这里，介绍了PoGO任务的回顾，包括有效载荷和飞行活动的描述，以及迄今为止获得的一些科学成果的讨论。
2018-03-06 astro-ph.IM
Overview, design, and flight results from SuperBIT: a high-resolution, wide-field, visible-to-near-UV balloon-borne astronomical telescope
星载天文学是一种独特的工具，它可以实现一定程度的图像稳定性，并大大减少大气干扰，而不需要往往高昂的成本和漫长的开发时间，而这正是星载设施级仪器的特点。超高压机载成像望远镜（SuperBIT）是一种宽视场成像仪，设计用于在0.5度视场内提供0.02”图像稳定性，用于可见光至近紫外（300-900 um）的深度曝光。因此，SuperBIT是一个适合于进行广泛的球载观测的平台，包括太阳和太阳系外行星光谱学以及分辨的恒星星族和遥远星系。我们报告的整体有效载荷设计和仪器方法SuperBIT以及望远镜和图像稳定性的结果，从两个测试飞行。概述了SuperBIT项目的前景，重点是在2020年从新西兰开始进行全面运作的为期三个月的科学飞行。
2018-07-08 astro-ph.IM
Balloon-borne gamma-ray telescope with nuclear emulsion : overview and status
用核乳胶探测第一对电子可以精确测量入射伽马射线的方向以及它们的偏振。随着近年来乳剂扫描技术的革新，乳剂分析能力变得越来越强大。目前，我们正在研制一种使用核乳胶的球载伽马射线望远镜。我们的望远镜的概述和地位。
2012-02-12 astro-ph.IM
First demonstration of gamma-ray imaging using balloon-borne emulsion telescope
我们促进精确的伽马射线观测项目-核乳胶伽马射线天体成像仪，该项目使用球载乳胶伽马射线望远镜。乳胶望远镜在0.01- 100 GeV能区实现了高角分辨率、偏振灵敏度和大口径面积的观测。在此，我们报告了乳胶轨迹的数据分析，并使用2015年进行的气球实验的飞行数据首次演示了通过乳胶望远镜进行的伽马射线成像（GRAINE 2015）。用最新的读出系统在三个月内扫描乳胶胶片，总面积为41米$^2$，然后自动处理伽马射线事件选择。球载乳胶望远镜中积累了数百万个电子对事件。乳胶望远镜在气球观测期间探测到了来自校准源的信号（宇宙射线与铝板相互作用产生的伽马射线），这些信号具有很高的重要性，并在100- 300 MeV的能量范围内产生了与源大小和预期角分辨率一致的伽马射线图像。GRAINE 2015实验中获得的飞行性能证明，在保持预期成像性能的情况下，更大面积的球载乳胶望远镜实验是可行的。
2018-04-21 astro-ph.IM
Study of the properties of Cosmic rays and solar X-Ray Flares by balloon borne experiments
印度空间物理中心正在进行典型有效载荷小于~ 3.5公斤的开创性气球实验。低成本的橡胶气球被用来将它们飞到大约40公里的高度。在双气球系统中，助推气球将轨道飞行器气球提升到巡航高度，在那里获取更长时间的数据。本文首次报道了宇宙射线和μ子随高度的变化以及在20 - 100 keV的X射线中探测到的几个太阳耀斑。我们发现了北回归线上普福策峰的高度，宇宙射线和μ子，并在硬X射线中捕获了几次太阳耀斑。我们发现硬X射线（> 40 keV）的天空在Pfotzer极大值以上变得非常透明。我们发现耀斑光谱呈幂律分布。从这些研究中，我们可以推断，有价值的科学研究可以在近空间进行低成本的气球实验。发表在《印度物理学杂志》在线版上。
2013-11-28 astro-ph.HE astro-ph.IM
Balloon-borne hard X-ray astronomy with PoGOLite: Opening a new window on the universe
高能极化可以是各种源的几何形状、取向和其他物理现象的指示，但迄今为止实际上是一种未测量的现象。PoGOLite是一种球载仪器，用于测量25至100 keV之间的X射线偏振。该仪器的探路者版本定于2013年夏季从瑞典北部发射。主要目标是蟹状星云和天鹅座X-1。
2013-04-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
Characterization of a commercial, front-illuminated interline transfer CCD camera for use as a guide camera on a balloon-borne telescope
我们报告的商业前照明逐行扫描行间转移CCD相机的表征过程中获得的结果。我们证明，未修改的相机成功地在温度和压力条件下（-40 ℃，4 mBar）的高空气球任务的代表。我们进一步证明，一个采样良好的恒星的质心可以确定为优于2%的像素，即使CCD配备了微透镜阵列。该装置已被选定用于BIT-STABLE气球任务中的闭环恒星引导和倾斜校正系统。
2014-08-27 astro-ph.IM
Fine tracking system for balloon-borne telescopes
我们提出了一项研究的结果，随着第一个原型的高精度系统（？1角秒），用于瞄准和跟踪平流层气球上的轻型（近红外）望远镜。这种系统主要由一个星敏感器和一个星跟踪器组成，它们分别能够识别视场和充分跟踪望远镜。我们提出的软件，旨在处理的星敏感器图像和预测算法，允许在亚像素级的源的精细跟踪。介绍了该系统的实验室试验情况，并对其性能进行了分析。我们演示了如何这样的设备，当使用在足够大的望远镜（2- 4米，F/10）的焦平面，是能够提供（分）arcsec衍射限制在近红外波段的图像。
2011-04-12 astro-ph.IM
Studying the Near-horizon Jet of M87 using Millimeter Balloon-borne VLBI stations
Queen’s University（女王大学）；Harvard—Smithsonian Center for Astrophysics（哈佛-史密森天体物理中心）
本研究结合EHT与气球载VLBI台站，通过模拟验证了该阵列可提升M87近视界喷流成像的分辨率与保真度，为喷流研究提供了新的观测手段。
2026-10-15 astro-ph.IM
Balloon-borne hard X-ray polarimetry with PoGOLite
PoGOLite是一种工作在25-100 keV能量带的硬X射线偏振计。仪器的设计是为观测紧凑的天体物理源而优化的。观测是在高度约40公里的稳定平流层气球平台上进行的。有效面积减小的仪器的第一次气球飞行的主要目标是螃蟹和天鹅座-X1。入射光子的偏振确定使用符合康普顿散射和光吸收事件重建的塑料闪烁体探测器单元的阵列中包围的锗酸铋氧化物（BGO）侧反符合屏蔽和聚乙烯中子屏蔽。自定义的姿态控制系统使偏振计的视场与感兴趣的目标保持一致，补偿恒星运动和扰动，如气球索具中的扭转力。概述了PoGOLite项目，并讨论了命运多舛的处女气球飞行的结果。
2013-03-08 astro-ph.IM
PoGOLino: a scintillator-based balloon-borne neutron detector
PoGOLino是一个基于球载蒸发器的实验，用于研究地磁高纬度地区基本上未经探索的高空中子环境。该仪器包括两个探测器，利用LiCAF，一种新型的中子敏感闪烁体，夹在BGO晶体的背景减少。该实验于2013年3月20日从瑞典北部的Esrange航天中心（地磁纬度为$65^\circ$）发射，飞行了三个小时，在此期间仪器将数据带到30.9公里的高度。探测器的设计和地面校准的结果一起从气球飞行的测量结果。
2014-10-09 astro-ph.IM physics.ins-det
Attitude determination for balloon-borne experiments
介绍了一种用于球载实验的姿态测量系统。该系统为在南极上空平流层气球上飞行的仪器提供方位角和仰角的指向信息。飞行中的姿态是由来自恒星照相机、磁力计、太阳敏感器、全球定位系统、陀螺仪、倾斜传感器和仰角编码器的读数实时组合给出的。飞行后的姿态重建是由星相机的解决方案，内插的陀螺仪使用扩展卡尔曼滤波器。该多传感器系统被用于机载大孔径亚毫米波偏振测量望远镜（BLASTPol），这是一项测量星际尘埃云偏振热辐射的实验。为即将进行的SPIDER飞行设计了一个类似的系统，这是一个宇宙微波背景偏振实验。这些实验的指向要求进行了讨论，以及在设计高空气球飞行姿态重建系统的挑战。在2010年和2012年从南极洲麦克默多站进行的BLASTPol飞行中，该系统在飞行中的精度<5' rms，在飞行后的精度<5”rms。
2014-07-15 astro-ph.IM
The Next Generation BLAST Experiment
星载大孔径亚毫米波偏振测量望远镜是一项亚轨道实验，旨在绘制磁场图，以研究其在恒星形成过程中的作用。BLASTPol在2010年和2012年从南极洲成功飞行期间制作了一些分子云的详细偏振图。我们介绍了下一代BLASTPol仪器（BLAST-TNG），它将在以前实验的成功基础上继续发挥其作为独特仪器和新技术测试平台的作用。随着映射速度提高16倍，BLAST-TNG将绘制更大更深的地图。主要的改进包括一个2.5米的碳纤维镜，比BLASTPol镜宽40%，以及约3000个偏振敏感探测器。BLAST-TNG将在250、350和500 μ m的三个波段进行观察。该望远镜将作为微波动力学电感探测器（MKID）技术的开拓者项目，应用于喇叭天线耦合亚毫米探测器阵列。液氦冷却的低温恒温器将有28天的保持时间，并将利用封闭循环$^3$ He制冷机将探测器阵列冷却到270 mK。这将使更多的目标具有更高的偏振分辨率比任何其他亚毫米实验的详细映射。BLAST-TNG也将是第一个为社区提供共享风险观测时间的球载望远镜。本文概述了该项目的动机和工具设计。
2014-11-12 astro-ph.IM
From SuperBIT to GigaBIT: Informing next-generation balloon-borne telescope design with Fine Guidance System flight data
本研究利用SuperBIT望远镜45晚平流层任务的FGS实测数据，通过系统工程方法外推设计指标，为下一代1.35米GigaBIT球载望远镜的FGS设计与精细指向控制提供参考，推动球载天文成像技术发展。
2024-07-14 astro-ph.IM
The Balloon-Borne Cryogenic Telescope Testbed Mission: Bulk Cryogen Transfer at 40 km Altitude
球载低温望远镜测试台（BOBCAT）是一个平流层气球有效载荷，旨在为未来的低温亚轨道天文台开发技术。一系列飞行的目的是建立超轻型杜瓦瓶性能和红外波长大型（3- 5米直径）低温望远镜的开放孔径观测技术。2019年的首次飞行展示了在平流层高度大量转移液氮和液氦。一个827公斤的有效载荷携带14升液氮（LN 2）和268升液氦（LHe）在加压存储杜瓦瓶到39.7公里的高度。一旦到达漂浮高度，液氮转移将单独的未加压的桶式杜瓦瓶冷却到65 K的温度，然后将32升液氦从存储杜瓦瓶转移到桶式杜瓦瓶中。量热试验测量了桶式杜瓦瓶内泄漏到液氦浴槽的总热量。随后的飞行将用一个类似尺寸的超轻杜瓦瓶取代接收桶杜瓦瓶，以比较超轻设计与传统超绝热杜瓦瓶的性能。
2021-03-22 astro-ph.IM
Search for Cosmic-Ray Antiparticles with Balloon-borne and Space-borne Experiments
本论文讨论了两种不同的测量宇宙线反粒子在GeV到TeV能量范围内的方法。本论文的第一部分讨论了利用PEBS探测器测量反粒子通量的前景。该项目在地球的一个极点，海拔40公里处进行长时间的气球飞行。进行了GEANT 4模拟，确定了大气背景和衰减，特别是反粒子的衰减。第二部分涉及AMS-02实验，该实验将于2010年安装在高度约400公里的国际空间站上，为期约三年，在不受地球大气影响的情况下测量宇宙射线。本文主要研究反符合计数器系统（ACC）。ACC需要在高通量期间降低触发率，并拒绝从侧面穿过跟踪器的外部粒子或由检测器内的相互作用产生的粒子，否则这些粒子会干扰干净的电荷和动量测量。最后一点对于反核和反粒子的测量特别重要。
2009-09-15 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Filter Imager SuFI and the Image Stabilization and Light Distribution System ISLiD of the Sunrise Balloon-Borne Observatory: Instrument Description
我们描述了日出滤波成像器（SuFI）和图像稳定和光分布（ISLiD）单元的设计机载日出气球太阳观测站。这一贡献提供了必要的信息，这是相关的，以了解仪器的工作原理，相关的技术数据，并直接相关的科学数据的校准问题的必要信息。
2010-09-06 astro-ph.IM astro-ph.SR
Balloon-borne video observations of Geminids 2016
我们研究在平流层气球上用摄像机观测流星，克服对流层的障碍，如天气和灭绝。我们研究了这一想法的实际实施，设计并测试了用于气球飞行任务的仪器。我们分析了双子座2016年活动的数据，确定了最大之前的流星体通量。本文改编自第一作者的博士论文：近地行星际物质探测技术和光学地面观测站的表征（Ocaña，2017）。详情请参阅他的论文。这里的行是所给出的演示文稿的摘要，为了完整Pezinok-Modra的IMC 2018的这些程序。在IMC 2018演示期间展示的多媒体材料可以在Zenodo存储库中找到ORISON项目和Daedalus项目。
2019-11-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
Calibration and performance studies of the balloon-borne hard X-ray polarimeter PoGO+
在硬X射线波段对天体源进行偏振观测，可以提供有关发射机制和源几何形状的新信息。PoGO+是一个康普顿散射偏振计（20-150千电子伏），经过优化，用于从2016年夏季欧洲探空火箭发射场空间中心发射的平流层球载平台观测蟹状星云（脉冲星和风星云）和天鹅座X-1（黑洞双星）。在飞行之前，偏振计的响应已经用偏振和非偏振X射线进行了研究，从而可以验证基于Geant 4的仿真模型。螃蟹观测的预期调制因子被发现是$M_{\mathrm{Crab}}=(41.75\pm0.85)\%$，导致预期的最小可检测偏振（MDP）的$7.3\%$为7天的飞行。这将允许测量至少具有$5σ$统计显著性的螃蟹偏振参数，假设偏振分数$\sim20\%$ $-$比2013年飞行的PoGOLite Pathfinder任务有显著改进，PoGO+设计是从PoGOLite Pathfinder任务开发的。
2017-03-22 astro-ph.IM
Indirect dark matter search with the balloon-borne PEBS detector
对宇宙射线正电子谱的精确测量可能有助于解决暗物质本质之谜。粒子物理学的标准模型的超对称扩展预言了中性伴子的成对湮灭，这可能会在宇宙射线正电子谱中留下一个独特的特征。由于现有的数据在统计和能量范围方面都是有限的，我们正在开发一种具有4000 cm ^2 sr的大接受度的球载探测器（PEBS）。一个产生0.8 T磁场的超导磁体和一个由直径为0.25 mm、带有硅光电倍增器读数的超导纤维组成的跟踪装置将允许对100 GeV以上的能量进行刚性和电荷测定。主要的质子背景被抑制的电磁量能器和过渡辐射探测器的组合，由羊毛层穿插稻草管正比计数器。量热计使用钨和碳化纤维的夹层结构，再由硅光电倍增器读出。
2009-03-31 astro-ph.IM
A Frequency Selective Surface based focal plane receiver for the OLIMPO balloon-borne telescope
在这里，我们描述了一个焦平面阵列的冷电子测辐射热计（CEB）探测器集成在频率选择表面（FSS）的350 GHz的探测波段的OLIMPO球载望远镜。在我们的架构中，两个终端CEB已被集成在FSS结构的周期性单位单元中，并且与它所看到的嵌入阻抗阻抗匹配，并提供与入射的亚毫米辐射的谐振相互作用。探测器阵列被设计为在背景噪声限制条件下工作，入射功率为20 pW至80 pW，使得在光度和光谱配置中使用相同的像素成为可能。我们提出了我们的系统的高频和直流模拟，连同制造细节。给出了频率选择表面阵列的频率响应、光学窗口前热/冷负载和低温恒温器内变温黑体源的光学响应测量结果。CEB模型和噪声等效功率（NEP）的估计的光学响应的比较。
2015-05-11 astro-ph.IM
The design and development of a high-resolution visible-to-near-UV telescope for balloon-borne astronomy: SuperBIT
星载天文学的独特之处在于，由于大大减少了大气干扰，它可以实现与星载系统相当的图像稳定性、分辨率和光学背景，但成本只有星载系统的一小部分，开发时间也大大缩短。在可见光至近紫外波段（$300$ μ m）内工作的仪器可以从平流层（$35$ - $40$ km高度）获得$0.01"$的理论衍射极限分辨率，而不需要地基系统所需的广泛的自适应光学系统。{ \it超压机载成像望远镜}（“SuperBIT”）是一种宽视场成像仪，设计用于在0.5 $^\circ$视场内实现0.02 $"$稳定性，深度单次曝光长达5分钟。因此，SuperBIT非常适合于许多天文观测，从太阳或太阳系外行星观测，到解析恒星群和遥远星系（无论是研究它们的形态，演化还是通过前景质量的引力透镜）。我们报告SuperBIT的设计和实施，强调其两个阶段的实时稳定：在望远镜水平的$1$ - $2"$望远镜稳定性（在2015年9月的试飞期间超过的目标）和图像稳定性下降到$0.02"$通过在光路中的致动倾斜倾斜镜（将在2016年的飞行期间进行测试）。该项目正在朝着2018年从新西兰全面投入运营的三个月飞行的方向发展
2016-08-08 astro-ph.IM
The Balloon-borne Large Aperture Submillimeter Telescope (BLAST) 2006: Calibration and Flight Performance
2006年12月，在南极洲上空飞行了250小时（BLAST 06）的南极星载大孔径亚毫米望远镜（BLAST）成功运行。作为校准和指向程序的一部分，红超巨星VY CMa被观测并用作主要校准器。详细的整体BLAST 06校准程序进行了讨论。1-sigma绝对校准在250、350和500微米波段分别精确到10%、12%和13%。误差在带之间高度相关，导致250-500微米连续体的导出形状的误差低得多。对于36“、42”和60”光束，总体指向误差<5”rms。光学和指向系统的性能进行了讨论。
2009-09-25 astro-ph.IM
The BLAST Observatory: A Sensitivity Study for Far-IR Balloon-borne Polarimeters
本文研究BLAST天文台气球载远红外偏振仪的灵敏度，通过超压气球30天飞行和8274个探测器实现亚角分分辨率偏振观测，以解决恒星形成与星系演化中的关键问题。
2024-05-23 astro-ph.IM
Precise Pointing and Stabilization Performance for the Balloon-borne Imaging Testbed (BIT): 2015 Test Flight
由于地面系统观测到的大气干扰大大减少，而且与空间系统相比，成本低，开发时间短，因此，卫星上的天文学为需要精确指向和姿态稳定的实验提供了一个有吸引力的选择。星载成像试验台（BIT）是为满足高精度天文任务的技术要求而设计的仪器，是开发具有类似哈勃空间望远镜功能的设施级仪器的先驱。BIT姿态确定和控制系统（ADCS）的设计、实现和分析是本文的重点，ADCS补偿平流层中的复合摆动效应和其他亚轨道干扰，误差在1-2 $^{\prime\prime}$（rms）以内，而后端光学器件提供进一步的图像稳定，误差低至0.05 $^{\prime\prime}$（此处不讨论）。2015年9月在加拿大蒂明斯进行的首次试飞中，BIT ADCS的指向和稳定性表现出色，在长时间（10-30分钟）的集成中，粗指向和目标捕获精度在< 0.1 $^\circ$范围内，精稳定度在0.68 $^{\prime\prime}$（rms）。这种性能水平在飞行过程中保持了几次跟踪运行，每次在天空中显示指向稳定性超过一个小时。为了在2018年从新西兰进行为期三个月的飞行，需要对ADCS进行某些修改，以平滑指向模式转换并校正试飞期间观察到的内部偏差。此外，必须提高未来特派团的自主程度，以提高系统的可靠性和稳健性。
2016-03-03 astro-ph.IM
Design and Characterization of a Balloon-Borne Diffraction-Limited Submillimeter Telescope Platform for BLAST-TNG
下一代机载大口径亚毫米波望远镜（BLAST-TNG）是一个亚毫米波测绘实验，计划在2018-2019赛季期间从南极洲麦克默多站进行为期28天的长时间气球（LDB）飞行。BLAST-TNG将探测亚毫米极化星际尘埃发射，追踪银河系分子云中的磁场。BLAST-TNG将是第一个具有探测$\sim$ 0.1秒差距尺度特征的灵敏度和分辨率的偏振仪，这些特征对于理解星际介质中结构的起源至关重要。三个探测器阵列分别工作在250、350和500 $μ$ m（1200、857和600 GHz），BLAST-TNG将分别在30、41和59角秒的每个波段获得衍射极限分辨率。为了实现其科学目标所需的亚毫米分辨率，BLAST-TNG望远镜采用了2.5米孔径的碳纤维复合材料主镜，这是气球平台上最大的反射镜之一。要在气球载平台上成功地实现这样一个大型望远镜的性能，需要刚性、轻质的光学部件和安装结构。通过结合光学计量和有限元建模的热应力和机械应力的望远镜光学和安装结构，我们期望在我们所有的波段衍射极限分辨率。我们希望由于望远镜支架变形而引起的指向误差可以忽略不计。我们已经开发了一个详细的太阳屏蔽，座舱和光学组件的热模型，以优化我们的观测策略，并提高望远镜在飞行中的稳定性。我们提出了飞行前表征的望远镜及其平台。
2018-08-26 astro-ph.IM
Developments of highly-multiplexed, multi-chroic pixels for Balloon-Borne Platforms
我们介绍了我们开发和表征低热导测辐射热计的工作，该测辐射热计是弯曲天线多色像素（SAMP）的一部分。我们使用更长，更薄和曲折的测辐射热计的腿，以实现9 pW/K的热导测辐射热计。我们还讨论了电感-电容芯片在4 K下工作的发展，以将频域复用的复用因子扩展到105，与目前为该读出系统证明的因子相比增加了60%。EBEX-IDS是一种球载偏振计，旨在表征前景的偏振，并通过宇宙微波背景偏振上的B模式特征来探测原始重力波。EBEX-IDS将运行20，562个过渡边缘传感器测辐射热计，分布在150和360 GHz之间的7个频带上。气球和卫星平台能够以地面无法达到的频率进行观测，并具有较高的瞬时灵敏度。这一发展提高了SAMP和频域读出技术的准备，为未来的卫星应用。
2018-02-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Wave-Front Correction System for the Sunrise Balloon-Borne Solar Observatory
本文介绍了为日出气球望远镜研制的波前校正系统，并提供了有关其飞行性能的信息。对于低阶像差的校正，使用相关波前传感器（CWS）。它包括一个六元件夏克-哈特曼波前传感器（WFS），一个快速倾斜镜的图像运动补偿，和一个主动望远镜次镜的焦点校正。CWS提供了一个稳定的图像精度为0.04 arcsec（rms），只要粗指向优于90 arcsec峰峰值。自动聚焦调节在CWS的焦平面中保持0.01波的聚焦稳定性。在5.5天的飞行中，在33小时内获得了良好的图像质量和稳定性，包含45个持续10到45分钟的序列。
2010-09-16 astro-ph.IM
Radio Emission from Atmosphere-Skimming Cosmic Ray Showers in High-Altitude Balloon-Borne Experiments
本研究使用ZHAireS-RASPASS程序表征了气球实验中掠大气宇宙线簇射的射电发射特性，揭示了由近水平几何结构引发的折射不对称性和由地磁场累积效应导致的相干不对称性。
2024-09-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Low cost multi-purpose balloon-borne platform for wide-field imaging and video observation
大气层，特别是对流层，是天文观测的障碍。100多年来，天文学家一直试图从气球上进行观测，以避免湍流和灭绝。卡片大小的计算机、射频设备和卫星导航方面的新发展使进入平流层的机会更加民主化。由于ProAm与Daedalus团队的合作，我们开发了一个低成本的多用途平台，平流层气球携带多达3公斤的科学有效载荷。代达罗斯团队是一个业余团体，自2010年以来一直在发射探测器。从那时起，前两位作者为夜间飞行提供了科学有效载荷，目的是进行天文观测的技术演示。我们已经成功观测到流星雨（双子座流星雨2012，Camelopardalis 2014，Quadrantids 2016和Lyrids 2016）和城市光污染排放，图像和视频传感器覆盖400- 1000 nm范围。
2016-09-26 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Balloon-borne VLBI Experiment (BVEX) Radio Telescope and Position Tracking System
Queen’s University（女王大学）；Center for Astrophysics — Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森尼天体物理中心）；Black Hole Initiative, Harvard University（哈佛大学黑洞倡议）；Dalhousie University（达尔豪斯大学）；Queen’s University, Smith School of Engineering（女王大学史密斯工程学院）；Queen’s University, Department of Mathematics and Statistics（女王大学数学与统计系）；MIT Haystack Observatory（麻省理工学院海斯塔克天文台）；Trottier Space Institute, McGill University（麦吉尔大学特罗蒂尔太空研究所）；McGill University（麦吉尔大学）；McMaster University（麦克马斯特大学）；StarSpec Technologies Inc.（StarSpec科技有限公司）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本文提出气球载VLBI实验（BVEX），一种22 GHz气球射电望远镜及高精度位置跟踪系统，旨在以低成本演示气球平台VLBI，并给出测试结果与未来升级计划。
2026-09-11 astro-ph.IM
Design and construction of a carbon fiber gondola for the SPIDER balloon-borne telescope
介绍了为SPIDER球载望远镜设计的轻型碳纤维铝合金吊舱。SPIDER旨在测量宇宙微波背景辐射的偏振，具有前所未有的灵敏度和系统学控制，以寻找膨胀的印记：早期宇宙的指数膨胀时期。这种球载仪器的要求严格限制了有效载荷的质量预算。SPIDER吊舱的设计目的是容纳实验，并保证其在气球飞行期间的操作和结构完整性，同时使用不到有效载荷总质量的10%。我们提出了一种基于碳纤维增强聚合物管与铝插入和铝多管接头的吊篮的施工方法。我们描述了通过有限元分析和力学测试的模型的验证。
2014-07-07 astro-ph.IM physics.ins-det
Energy estimation of direct and reflected cosmic-ray events aboard balloon-borne radio detectors
Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) & Universidade de Santiago de Compostela（加利西亚高能物理研究所与圣地亚哥德孔波斯特拉大学）；Instituto de Física La Plata, CONICET-UNLP（拉普拉塔物理研究所，阿根廷国家科学研究委员会-拉普拉塔国立大学）
本文提出一种基于模拟的气球载射电探测器宇宙线能量重建框架，首次适用于直接掠射簇射并更新反射下行簇射重建，验证了8-11%的能量分辨率，并量化了系统效应，为PUEO等下一代任务提供稳健分析基础。
2026-09-24 astro-ph.HE astro-ph.IM
Beam test calibration of the balloon-borne imaging calorimeter for the CREAM experiment
CREAM（宇宙射线能量学和质量）是一个多次飞行的气球飞行任务，旨在收集关于宇宙射线的元素组成和单个能量谱的直接数据。两个仪器套件已经建成，每年交替飞行。第二次飞行的钨/科幻成像量热计计划于2005年12月进行，在欧洲核子研究中心用电子和质子束进行了校准。描述了基于纵向簇射剖面研究的校准过程，并给出了束流测试的初步结果。
2018-06-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Debris Disk Explorer: a balloon-borne coronagraph for observing debris disks
碎片盘探测器（英语：Debris Disk Explorer，DDX）是一个提议的气球载探测器，用于探测附近恒星周围的碎片盘。碎片盘类似于我们太阳系中的小行星带（主要是岩石）和柯伊伯带（主要是冰）。DDX将测量数十个磁盘的大小，形状，亮度和颜色。这些测量将使我们能够将太阳系置于背景中。通过对附近恒星周围的碎片盘进行成像，DDX将通过它们对盘结构的影响揭示扰动行星的存在，并通过表征盘尘的大小和组成来探索碎片盘的物理和历史。DDX仪器是一个直径为0.75米的离轴望远镜和一个由平流层气球携带的日冕仪。DDX将拍摄数十颗附近恒星周围碎片盘的高分辨率，多波长图像。计划进行两次飞行;在美国境内进行一次夜间试飞，然后从新西兰进行为期一个月的科学飞行。这次长途飞行将充分探索只有DDX才能接触到的已知碎片盘。它将实现10^-7的原始对比度，处理后的对比度为10^-8。DDX的一个技术优势是，在近空间环境中的操作将提高内部日冕仪，可变形反射镜和波前传感和控制的技术准备水平，所有这些都是未来天基望远镜高对比度系外行星成像的潜在需求。
2013-09-18 astro-ph.IM
Optimising a balloon-borne polarimeter in the hard X-ray domain: from the PoGOLite Pathfinder to PoGO+
PoGOLite是一种球载硬X射线偏振仪，专门用于研究点源。使用塑料闪烁体单元的阵列记录康普顿散射事件，以确定能量范围为20 - 240 keV的入射X射线的偏振。2013年，从瑞典欧洲探空火箭发射场发射后，完成了为期14天的近绕极气球飞行，测量了蟹状星云发射的线性偏振。在“开拓者”号这次飞行经验的基础上，正在对偏振计进行改进，以提高2016年第二次飞行的性能。基于Geant 4蒙特卡罗模拟的这种优化考虑了源特性、仪器响应和由大气中子主导的背景环境。本文介绍了旋光仪的优化，并详细介绍了相关的性能提高。由此产生的设计，PoGO+，预计将提高螃蟹的最小可检测偏振（MDP）从19.8%到11.1%，为期5天的飞行。假设与2013年飞行期间测量的蟹状星云偏振分数相同，MDP的这种改进将允许5σ约束结果。它还允许研究星云发射（蟹状星云关闭脉冲）和天鹅座X-1（如果处于硬态）。
2016-06-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Balloon-Borne Large Aperture Submillimeter Telescope Observatory
BLAST天文台是一个拟议中的超压气球载偏振计，专为新西兰瓦纳卡未来的超长持续时间气球活动而设计。为了最大限度地提高科学产出，同时保持在严格的超压重量信封，BLAST将采用新的1.8米离轴光学系统包含在一个轻量级的硬壳式结构吊舱。有效载荷将包括一个300升的$^4$ He低温接收器，该接收器将通过使用绝热退磁制冷机（ADR）和$^3$ He吸附制冷机将8，274个微波动力学电感探测器（MKID）冷却到100 mK，所有制冷机都由在2K下运行的液氦泵罐支持。探测器读数采用基于Xilinx RFSOC的新系统，该系统将运行下一代BLAST-TNG KIDPy软件。有了这个仪器，我们的目标是回答悬而未决的问题，尘埃动力学，以及提供社区访问极化亚毫米天空可能通过高空观测不受大气传输。BLAST天文台设计用于至少31天的飞行，其中70个$\%$将专门用于BLAST科学目标的观测，其余30个$\%$将通过分担风险建议方案向更广泛的天文学界开放。
2020-12-02 astro-ph.IM
Pivot-Only Azimuthal Control and Attitude Estimation of Balloon-borne Payloads
Princeton University（普林斯顿大学）
本文提出了一种仅使用转轴的气球载荷姿态估计与偏航速率控制方法，通过仿真和实验验证了该方法在高精度跟踪和稳定控制中的有效性。
2026-01-09 astro-ph.IM cs.SY eess.SY
The design and flight performance of the PoGOLite Pathfinder balloon-borne hard X-ray polarimeter
自X射线天文学问世以来的50年里，由于探测和表征X射线的新实验技术的发展，科学上取得了许多进展。然而，对X射线偏振的观测却没有经历类似的发展。这是一个缺点，因为与X射线源的性质相关的过多的开放性问题可以通过测量发射的X射线的线性偏振来解决。PoGOLite Pathfinder是一种球载硬X射线偏振计，在稳定的观测平台上工作，能量范围为25 - 240 keV。极化是确定使用重合的能量存款在一个分段的阵列包围的BGO反符合系统和聚乙烯中子屏蔽塑料闪烁。PoGOLite探路者于2013年7月从瑞典航天公司欧洲探空火箭发射场空间中心发射。完成了一次近绕极飞行，飞行时间约为两周。的探路者设计的飞行性能进行了讨论的三个螃蟹观测。观测的信号背景比为0.25 $\pm$ 0.03，最小可检测偏振（99% C.L.）为（28.4 $\pm$ 2.2）%。根据2013年首飞期间获得的经验，概述了继续实施PoGOLite方案的战略。
2015-08-13 astro-ph.IM
Development of Aluminum LEKIDs for Balloon-Borne Far-IR Spectroscopy
我们正在开发集总元件动力学电感探测器（LEKID），旨在实现平流层气球上的远红外（FIR）光谱背景有限的灵敏度。用于远红外探测的太赫兹光谱机载接收器（STARFIRE）将通过观测[CII] 158 $μ$ m和在$z=0.5-1.5$的其他原子精细结构跃迁，研究尘埃星系的演变，既通过直接观测单个发光红外星系，也通过使用线强度绘图技术进行盲测。光谱仪将需要具有$1 \times 10^{-17}$ W Hz $^{-1/2}$的NEP的双偏振敏感探测器的大格式（$\sim$ 1800探测器）阵列。低体积LEKID由沉积在晶体硅晶片上的单层铝（20 nm厚）制成，谐振频率为$100-250$ MHz。电感器是线宽为0.4 $μ$ m的单弯折，以栅格图案化以吸收两个偏振中的光功率。弯曲耦合到圆形波导，由圆锥形喇叭天线馈电。小阵列原型的初始测试已经证明了良好的成品率和$4 \times 10^{-18}$ W Hz $^{-1/2}$的中值NEP。
2018-04-16 astro-ph.IM
The EBEX Balloon Borne Experiment - Optics, Receiver, and Polarimetry
E和B实验（EBEX）是一个长时间的球载宇宙微波背景偏振仪，于2013年飞越南极洲。我们描述了实验的光学系统，接收器和偏振方法，并报告其在飞行中的性能。EBEX有三个频段，分别为150、250和410 GHz。为了有效利用有限的质量和空间，我们设计了一个115 cm $^{2}$ sr高通量光学系统，每个焦平面有两个环境温度镜和四个抗反射涂层聚乙烯透镜。所有频带共享相同的光学训练。利用超导磁轴承（SMB）悬浮的连续旋转消色差半波片（AHWP）实现旋光测量。旋转稳定性在10小时内为0.45%，角位置精度为0.01度。这是SMB在天体物理学中的首次使用。测量的调制效率对于所有频带都在90%以上。据我们所知，AHWP的109%部分带宽是迄今为止实施最广泛的。包含一个透镜和AHWP的接收器在4 K的温度下、偏振栅格和其它透镜在1 K下、以及两个焦平面在0.25 K下根据给出焦平面温度稳定性的规范来执行，其中波动功率谱在2 mHz下具有$1/f$拐点。EBEX是第一个实现现代CMB偏振仪技术特征的球载仪器，包括高通量光学系统和具有多重读数的过渡边缘传感器测辐射热探测器的大型阵列。
2017-05-30 astro-ph.IM
The EBEX Balloon-Borne Experiment - Gondola, Attitude Control, and Control Software
E和B实验（EBEX）是一个长时间的球载仪器，旨在测量宇宙微波背景（CMB）辐射的偏振。EBEX是第一个球载仪器，实现了一个千像素阵列的过渡边缘传感器（TES）测辐射热探测器和第一个CMB实验，使用数字版本的频域复用系统的TES阵列的读数。扫描策略依赖于40 s峰-峰恒定速度方位扫描。我们讨论了这些新技术和扫描策略对有效载荷设计和操作的独特要求。我们描述了实施的解决方案，包括开发一个电源系统，旨在提供总的至少2.3千瓦，一个冷却系统，消耗590 W的探测器的读出系统，软件管理和处理数据的千像素阵列，和专门的姿态重建软件。我们目前的飞行性能数据显示无故障管理的TES阵列，足够的电源和冷却的读出电子设备，和约束的姿态重建误差，使假B模式，他们诱导小于10%的CMB B模式功率谱与$r=0.05$。
2017-04-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
The balloon-borne large-aperture submillimeter telescope for polarimetry: BLAST-Pol
星载大孔径亚毫米波偏振测量望远镜（BLAST-Pol）是一项亚轨道测绘实验，旨在研究磁场在恒星形成过程中所起的作用。BLAST-Pol是重建的BLAST望远镜，增加了线性偏振能力。使用1.8米的卡塞格伦望远镜，BLAST-Pol将天空成像到一个焦平面上，该焦平面由三个阵列中的280个测辐射热探测器组成，同时在250，350和500微米处进行观测。衍射极限光学系统在250 μ m处提供30“的分辨率。偏振计由安装在每个测辐射热计/探测器阵列前面的双偏振栅组成。旋转的4K消色差半波片提供额外的偏振调制。凭借其前所未有的映射速度和分辨率，BLAST-Pol将为大量分子云生成三色偏振图。该仪器提供了一个非常需要的桥梁，在空间覆盖范围之间的大规模，粗分辨率的调查和狭窄的视野，高分辨率的分子云核心内的子结构观测。第一次科学飞行将于2010年12月在南极洲的麦克默多站进行。
2010-07-07 astro-ph.IM
Instrumental performance and results from testing of the BLAST-TNG receiver, submillimeter optics, and MKID arrays
来自星际尘埃颗粒的偏振热辐射可以用来绘制恒星形成分子云和弥漫星际介质（ISM）中的磁场。2010年和2012年，南极洲发射的大口径亚毫米波偏振测量望远镜（BLASTPol）以角分分辨率拍摄了附近几个分子云的度尺度偏振图。BLASTPol的成功激发了下一代仪器BLAST-TNG的发展，该仪器将使用3000多个线性偏振敏感微波动力学电感探测器（MKID），结合直径为2.5米的碳纤维主镜，在250、350和500 $μ$ m处进行衍射极限观测。BLAST-TNG的绘图速度是BLASTPol的16倍，分辨率为亚弧分，飞行时间更长，将能够以前所未有的细节检查附近的分子云和弥漫的星系尘埃偏振光谱。250 $μ$ m探测器阵列已被集成到新的低温接收器中，目前正在进行测试，以确定仪器的光学和偏振特性。BLAST-TNG将展示千像素MKID阵列在亚毫米天文学应用中的有效性。BLAST-TNG计划于2017年12月从南极洲起飞，为期28天，将成为第一个提供四分之一飞行时间的气球望远镜，用于社区的“共担风险”观测。
2016-08-18 astro-ph.IM
Design of the telescope truss and gondola for the balloon-borne X-ray polarimeter X-Calibur
近年来，X射线偏振测量法受到越来越多的关注。探测器技术和聚焦X射线光学器件的改进现在使灵敏的天体物理学X射线偏振测量成为可能。这些测量将为黑洞吸积过程、中子星和磁星的X射线发射以及活动星系核喷流的结构提供新的见解。X-Calibur是一种球载硬X射线散射偏振仪。焦距为8 m的X射线镜将X射线聚焦到探测器上，探测器由塑料散射元件组成，周围是吸收和记录散射X射线的碲锌镉探测器。由于X射线优先地垂直于其偏振方向散射，因此X射线束的偏振性质可以从散射X射线的方位角分布推断。要求X射线焦斑与探测器的中心紧密对准，以减少系统不确定性并保持高光子探测效率。这对望远镜结构的机械和热稳定性提出了严格的要求。在同温层气球上飞行期间，X-Calibur利用Wallops弧秒指针（WASP）将望远镜指向天体物理源。在本文中，我们描述了望远镜结构的设计，建造和测试，以及它在25小时的飞行中的性能。新墨西哥州萨姆纳碳纤维-铝复合材料结构符合X-Calibur的要求，其设计可以很容易地适用于其他类型的实验，如X射线成像或光谱望远镜。
2017-01-17 astro-ph.IM
The EBEX Balloon Borne Experiment - Detectors and Readout
EBEX是一个长时间的气球实验，用于测量宇宙微波背景的偏振。该实验有三个频段，分别位于150、250和410 GHz，并且是第一个在气球平台上使用千像素的过渡边缘传感器（TES）测辐射热计阵列的实验;在达到浮动后不久，我们分别在每个频段操作了504、342和109个TES。我们描述了阵列和读出系统的设计和表征。我们给出了测量的热导率，正常电阻和转变温度的分布。除了在150 GHz的热导率。我们测量了中值低环路增益时间常数$τ_{0}=$ 88、46和57 ms，并将其与预测值进行比较。测辐射热计吸收效率的两次测量分别显示在150 GHz处的高效率（$\sim$ 0.9）和在两个较高频带处的中等效率（$\sim$ 0.35和$\sim$ 0.25）。我们测量的总光负载的中位数为3.6，5.3和5.0 pW吸收在三个波段，分别。EBEX率先使用频域多路复用（FDM）系统的数字版本，该系统将16个测辐射热计的偏置和读数多路复用到两条导线上。我们目前会计的测量噪声等效功率。对于温度为2.725 K的黑体，每探测器噪声等效温度的中值对于三个波段分别为400、920和14500 $μ$ K $\sqrt{s}$。我们将这些值与我们的飞行前预测和以前的气球有效载荷进行比较，讨论过量噪声的来源，以及未来有效载荷充分利用气球环境的路径。
2018-07-30 astro-ph.IM
Submillimeter Polarization Spectrum of the Carina Nebula
船底座星云的线性偏振图是在2012年BLASTPol球载望远镜飞行期间在250、350和500 $μ$ m处获得的。这些测量与普朗克850 $μ$ m数据相结合，以产生一个亚毫米光谱的尘埃排放的偏振分数，平均超过云。该光谱平坦到$\pm$ 15%以内（相对于350 $μ$ m偏振分数）。特别是，没有证据表明在350 $μ$ m附近有一个明显的光谱最小值，这是以前对其他分子云的地面测量所提出的。船底座平坦偏振光谱的结果与最近发表的船帆座C分子云的BLASTPol测量结果一致，也与Bethell及其合作者发表的外部照明致密分子云模型一致。在船底座的光谱的形状并没有表现出任何依赖于尘埃的辐射环境，量化的普朗克导出的尘埃温度或尘埃光学厚度在353 GHz。
2018-09-17 astro-ph.GA astro-ph.IM
The long duration cryogenic system of the OLIMPO balloon--borne experiment: design and in--flight performance
我们描述的设计和在--飞行性能的低温恒温器和自包含的$^{3}$他制冷机的OLIMPO气球载实验，分光光度计测量星系团中的Sunyaev-Zel 'dovich效应。$^{3}$氦制冷机为工作在150、250、350和460 GHz的4个波段的4个动态电感探测器阵列提供0.3 K的工作温度。低温恒温器为$^{3}$ He制冷机提供1.65 K的基础温度，并将再成像光学系统和滤波器链冷却到约2 K。该集成系统的设计保持时间约为15天，以实现计划的OLIMPO观测所需的灵敏度，并在2018年7月OLIMPO首次长时间平流层飞行期间成功运行。低温恒温器具有两个罐，一个用于液氮，另一个用于液氦。长保持时间是通过定制的刚性G10玻璃纤维管支撑实现的，它确保了低导热性和显著的结构刚度;多层超绝缘和蒸汽冷却屏蔽，所有这些都减少了液氦罐上的热负荷。该系统在实验室进行了测试，进行了超过15天的无人操作，然后在平流层进行了长时间的气球飞行。在这两种情况下，检测器温度低于300 mK，热稳定性优于$\pm$ 0.5 mK。该系统还成功地运行在平流层气球长时间飞行。
2020-07-24 astro-ph.IM physics.ins-det
Multi Object Spectrograph of the Fireball-II Balloon Experiment
火球二号是美国航天局/法国国家空间研究中心的球载望远镜和MOS，用于研究星系在空间紫外线中的微弱漫射发射。MOS是基于两个相同的反射施密特系统共享一个平面非球面光栅获得主动光学方法。
2019-03-06 astro-ph.IM
Thermal Control System to Easily Cool the GAPS Balloon-borne Instrument on the Ground
针对 GAPS 球载宇宙线实验地面检测时辐射器无法自然冷却的问题，本文设计由冷板、制冷机和隔热泡沫构成的 GCS，并经缩比热测试验证。
2022-12-25 astro-ph.IM
Instrument Overview of Taurus: A Balloon-borne CMB and Dust Polarization Experiment
介绍球载CMB实验Taurus的仪器设计，其依托NASA超压气球平台，采用万余个低温测辐射热计，可实现大角尺度高保真极化测量，助力相关宇宙学研究与前景图绘制。
2024-07-13 astro-ph.IM
PILOT: a balloon-borne experiment to measure the polarized FIR emission of dust grains in the interstellar medium
未来的宇宙学空间飞行任务将集中于测量宇宙微波背景的偏振，这可能携带有关我们宇宙演化最早阶段的宝贵信息。这些雄心勃勃的项目最终将受到仪器灵敏度和我们银河系偏振前景辐射扣除精度的限制。我们提出的试点气球项目，其目的是在这些前景的来源之一，在弥漫的星际介质的尘埃连续发射的偏振特性。PILOT实验还将构成使用多路复用测辐射热计阵列进行偏振测量的试验台。我们提出的结果，地面测试前获得的仪器首次飞行。
2014-10-13 astro-ph.IM physics.optics
