High-Altitude Ballooning Program at the Indian Institute of Astrophysics
我们已经在班加罗尔的印度天体物理研究所开始了一项高空气球飞行计划。气球和电子学的最新进展使大学各系能够以低廉的价格获得科学有效载荷。这项活动的主要目的是测试低成本的紫外线有效载荷，以便最终进行空间飞行，但也要利用球载有效载荷探索在高层大气发生的现象，包括精灵和陨石撞击。本文讨论了三个系留气球实验的结果进行了在CREST校园IIA，Hosakote和我们的未来计划。我们还描述了这些实验的有效载荷发展阶段。
2013-04-05 astro-ph.EP astro-ph.IM
Winter long duration stratospheric balloons from Polar regions
天文学、宇宙学、物理学和大气观测的一个新的机会是，在极夜期间在30 - 40公里高度飞行平流层有效载荷的可能性。冬季平流层长时间没有太阳辐射，温度极低，环境稳定，是进行天体物理观测的理想环境条件。在这里，我们提出了一个小型而高效的平台，能够在极地平流层的恶劣环境中进行通信，供电和导航。在2017年1月气球故障后，有效载荷于2017年12月从挪威斯瓦尔巴群岛朗伊尔城的78 $^\circ$ N成功飞行。持续时间被限制在21小时，由于南部的轨迹，造成太阳照射和升力损失。该仪器实现了环境数据的采集和传输，动力系统热工性能良好。有效载荷还包括一组姿态传感器，以监测有效载荷的运动。这次飞行收集的信息对于鉴定姿态控制系统传感器和设计下一代LSPE-SWIPE望远镜的热和动力系统至关重要，该望远镜专门用于测量北极极夜平流层气球发出的宇宙微波背景辐射的偏振。
2018-10-12 astro-ph.IM
An Overview of High-Altitude Balloon Experiments at the Indian Institute of Astrophysics
2011年，我们在班加罗尔的印度天体物理研究所启动了高空气球飞行方案，其主要目的是在气球平台上开发和飞行低成本科学有效载荷。主要目的是从近空间（20至30公里）用宽视场紫外线仪器观测扩展的邻近物体（如彗星）和漫射源（如黄道光或气辉）。在IIA CREST校园进行的系留飞行的简要总结和结果见参考文献~。1.在这里，我们介绍了2013年3月至2014年11月进行的9次自由飞行气球实验的概述。我们描述了发射程序、有效载荷、跟踪和回收方法。由于我们属于轻型气球类别--有效载荷重量限制在6公斤以下--我们使用3D打印机为我们的实验制造轻型盒子和结构。我们讨论了从不同发射中获得的飞行和科学数据，以及内部轻型传感器和控制器的开发，以及用于飞行的成熟的2轴指向和稳定系统。
2015-09-03 astro-ph.IM
The X-$γ$ detector onboard the POEMMA-Balloon with Radio payload
本研究介绍NASA的PBR气球任务及其X-γ探测器，该探测器将在33公里高空原位观测HAHAs，通过宽能区探测和多仪器协同，为POEMMA卫星任务铺路，助力超高能宇宙线和甚高能中微子研究。
2025-11-15 astro-ph.IM
FIREBall-2: flight preparation of a proven balloon payload to image the intermediate redshift circumgalactic medium
FIREBall-2是一个平流层球载1米望远镜，与紫外线多目标狭缝摄谱仪相连，旨在通过z~0.7星系和类星体的莱曼α线发射来绘制其周围微弱的紫外线发射。这台光谱成像仪于2018年9月22日首次发射。关闭MT，USA.由于气球被刺破，飞行突然中断。该仪器在32公里高度上只能进行45分钟的科学采集，而不是名义上的8小时。此外，泄气的气球的形状，加上满月，揭示了一个严重的离轴散射光路，直接进入紫外科学探测器，比预期大100倍。为了准备下一次飞行，除了描述FIREBall-2的升级，本文还讨论了曝光时间计算器（ETC），该计算器旨在分析仪器的最佳性能（探索仪器的局限性和微妙的权衡）。
2022-11-28 astro-ph.GA astro-ph.IM
BFORE: A CMB Balloon Payload to Measure Reionization, Neutrino Mass, and Cosmic Inflation
BIMB是一项高空超长时间气球飞行任务，目的是绘制宇宙微波背景图。在从新西兰瓦纳卡发射的为期28天的中纬度飞行期间，该仪器将绘制半边天空，以改善对再电离τ的光学深度的测量。这将打破探测中微子质量所需的参数简并。此外，北斗星还将搜寻引力波B模式信号，并绘制银河系尘埃前景图。该飞行任务将是首次在近空间使用TES/mSQUID多色探测器（150/217 GHz和280/353 GHz波段），带有低功率读出电子设备。
2018-07-13 astro-ph.CO 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
Thermal architecture for a cryogenic super-pressure balloon payload: design and development of the Taurus flight cryostat
本文针对2027年超压气球微波偏振计Taurus，设计了660L液氦低温恒温器，结合超流氦毛细供给与闭循环稀释制冷实现<100mK低温，并通过蒸气冷却屏蔽和玻璃纤维支撑实现超过50天、低于1000磅的轻量化长航时运行。
2024-10-23 astro-ph.IM physics.ins-det
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
SAMPLE -- Stratospheric Altitude Microbiology Probe for Life Existence -- A Method of Collection of Stratospheric Samples Using Balloon-Borne Payload System
针对平流层极端环境难以采样的问题，本文提出SAMPLE气球载荷系统，通过消毒托盘采集尘埃样本并设对照，以探索地球生物圈上限，为天体生物学提供新方法。
2025-10-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
Torsional Balloon Flight Line Oscillations: Comparison of Modelling to Flight Data
在EBEX 2013长时间飞行期间，有效载荷可以在方位角上自由旋转。所观察到的方位角运动由周期为10-30分钟的全旋转和振幅为数十度的振荡运动的叠加组成，平均周期为79 s，周期色散为12 s。我们解释的完整的旋转引起的缓慢旋转的气球和较短的周期振荡运动由于扭转振荡的飞行路线。我们使用双线摆模型推导出飞行线的扭转刚度，并将其应用于EBEX 2013有效载荷的飞行线。我们发现扭转弹性常数为36 kg m $^2$ /s $^2$，对应于58 s的周期。我们的结论是，双线模型，占飞行线的几何形状，但忽略了所有的材料性能，预测的刚度和周期比观察到的大45%，短25%。对于飞行线的扭转常数，有一个简单、易于使用、粗略的近似值是有用的。
2017-05-03 astro-ph.IM
Trajectories of long duration balloons launched from McMurdo Station in Antarctica
哥伦比亚科学气球飞行设施在南极洲麦克默多站进行平流层气球飞行。我们使用1991年至2016年40次飞行的气球轨迹数据来首次量化轨迹统计数据。我们提供的概率作为时间的函数的有效载荷之间的给定纬度，我们量化的最南和最北的纬度有效载荷可能达到。我们发现，对于19天的平均飞行时间，有90%的概率气球会漂移到南至$88^{\circ}$ S或北至$71^{\circ}$ S;较短的飞行可能会经历较小的纬度范围。这些统计数据可以在公共领域以数字方式提供，将使计划未来气球飞行的科学家能够在任务设计和执行期间做出明智的决定。
2021-05-20 astro-ph.IM physics.ao-ph physics.ins-det
The Fluorescence Camera of the POEMMA-Balloon with Radio (PBR): Design and Scientific goals
本文介绍了带无线电的POEMMA气球（PBR）荧光相机的设计与科学目标，该载荷将搭载NASA超压气球飞行，作为POEMMA探测器的探路者，其荧光相机旨在首次从亚轨道高度观测超高能宇宙射线产生的广延大气簇射荧光发射，并搜寻宏观暗物质。
2024-08-27 astro-ph.IM
The General Antiparticle Spectrometer (GAPS) Antarctic Balloon Payload
Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency (ISAS/JAXA)（宇宙科学研究所，日本宇宙航空研究开发机构）；Northeastern University（东北大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；INFN, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；IFPU（基础物理学研究所）；Department of Astronomy & Astrophysics, University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校天文学与天体物理学系）；Columbia Astrophysics Laboratory, Columbia University（哥伦比亚大学哥伦比亚天体物理实验室）；INFN, Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）；Space Sciences Laboratory, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校空间科学实验室）；University of Hawaii at Manoa（夏威夷大学马诺阿分校）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
GAPS气球任务通过高灵敏度探测低能反物质粒子，用于研究暗物质信号，采用创新的粒子识别技术与定制探测器实现高分辨能力。
2026-04-20 astro-ph.IM physics.ins-det
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
$τ$HK: a modular housekeeping system for cryostats and balloon payloads
本文提出模块化、低功耗的$τ$HK内务管理系统，通过可互换子卡支持多达256个温度读出与加热控制通道，以满足Taurus气球实验及通用低温测量需求。
2025-05-12 astro-ph.IM physics.ins-det
The Optical and Mechanical Design of POEMMA Balloon with Radio
本文介绍了NASA超压气球任务PBR的光学与机械设计，该任务通过搭载多混合仪器包在33公里高空研究超高能宇宙射线和中微子，为POEMMA卫星任务奠定技术基础。
2025-09-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
FIREBall-2: The Faint Intergalactic Medium Redshifted Emission Balloon Telescope
暗星系际介质红移发射气球（FIREBall）是一项旨在首次观测中等红移（z~0.7）星系环星系介质微弱发射的飞行任务。FIREBall观察到星系的一个组成部分，它在星系的形成和演化中起着关键作用，可能包含大量的重子，并且直到最近才在可见光的更高红移处被观察到。在这里，我们报告了2018年9月22日从新墨西哥州萨姆纳堡进行的FIREBall-2气球望远镜的飞行。这次飞行是光谱仪从最初的FIREBall光纤馈电IFU到宽视场多目标光谱仪的完全重新设计的高潮。由于气球上的一个洞，飞行提前终止，我们最初的科学目标没有实现。仪器和望远镜的总灵敏度为90，000 LU，主要是由于杂散光的噪音增加。我们讨论了FIREBall-2摄谱仪的设计，从原来的FIREBall有效载荷的修改，并提供了所有系统的性能的概述。我们能够成功地飞行测试一个新的指向控制系统，一个紫外线优化，δ掺杂和涂层EMCCD，和一个非球面光栅。FIREBall-2团队正在重建有效载荷，以便在2021年秋季进行另一次飞行尝试，由于COVID-19而从2020年推迟。
2020-07-16 astro-ph.IM
Direct Imaging and Gradient-Based Analysis of the 12 August 2026 Partial Solar Eclipse from a Freely Rotating High-Altitude Balloon
University Observatory, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg（奥尔登堡卡尔·冯·奥西埃茨基大学天文台）；Freie Schule Oldenburg（奥尔登堡自由学校）
本研究通过自由旋转高空气球搭载Insta360 ONE RS相机对日偏食观测，用二维梯度法分析图像获定量食分，验证被动旋转可实现半定量日食观测并定义校准策略。
2026-08-18 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
Thermal design and performance of the balloon-borne large aperture submillimeter telescope for polarimetry BLASTPol
介绍了星载大孔径亚毫米波偏振望远镜（BLASTPol）的热模型。该仪器于2010年和2012年在南极洲麦克默多成功进行了两次绕极飞行。在这两次飞行中，BLASTPol通过测量星际尘埃颗粒的偏振热发射，获得了有关分子云中磁场的前所未有的信息。实验的热设计解决了这种测量所需的有效载荷的稳定性和控制问题。我们描述了热建模的有效载荷，包括太阳屏蔽策略。我们提出的仪器在飞行中的热性能，并比较模型的预测与飞行过程中登记的温度。我们描述的困难建模的热行为的气球载平台，并建立地标，可用于未来的气球载仪器的设计。
2014-07-10 astro-ph.GA astro-ph.IM
The 2023 Balloon Flight of the ComPair Instrument
本文介绍了ComPair原型伽马射线望远镜的2023年气球飞行任务，该仪器结合四个探测器子系统以实现MeV能区的康普顿散射与对产生并行探测，并报告了载荷研制、飞行表现及初步结果。
2024-10-03 astro-ph.IM
A New Paradigm in Space Based Experiments Using Rubber Balloons
印度空间物理学中心正在进行长时间的气球实验，典型的有效载荷不到3公斤。使用低成本的橡胶气球。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，在那里进行长时间的数据采集。本文介绍了μ子的探测结果和最近的太阳活动，包括20- 100 keV范围内的光变曲线和耀斑谱。我们不仅成功地获得了几个不同高度的耀斑及其谱，而且还发现在10-13 km高度（商用飞机的飞行高度）的强耀斑的高能X射线通量可能大于宇宙射线的贡献。
2013-07-31 astro-ph.IM astro-ph.SR
Download by Parachute: Retrieval of Assets from High Altitude Balloons
我们提出了一个公开的飞行验证的硬件和软件工具包，从平流层气球平台检索5 TB的数据或小型物理样本。在发射前，一个太空舱附着在气球上，并与气球一起上升。在远程命令下，太空舱被释放，并通过降落伞下降，不断发送其位置。预测轨道的软件可以用来选择一个安全但可访问的着陆点。我们在2019年9月从SuperBIT望远镜上投下了两个这样的胶囊。太空舱从30公里的高度下降需要37分钟。它们水平漂移了32公里和19公里，但在预测着陆点的300米和600米范围内着陆。我们很容易找到他们，并成功地恢复了数据。我们欢迎其他气球团队的兴趣，他们的技术将是有用的。
2020-04-22 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
Testing a Prototype 1U CubeSat on a Stratospheric Balloon Flight
高空气球实验在大学和研究机构中越来越受欢迎，因为它们可以用于测试最终用于太空的仪器，以及对太阳系天体（如月球，彗星和小行星）进行简单的天文观测，这些天体由于大气层而难以从地面观察。此外，它们是大气研究的最佳平台之一。在这个实验中，我们建立了一个简单的1U立方体卫星，并通过高空气球将其飞行到约30公里的高度，其中总有效载荷重4.9公斤，并检查一些参数，如磁场，湿度，温度或压力，如何随高度而变化。我们还校准了磁力计，以消除硬铁和软铁误差。通过平流层气球飞行进行的这种实验和研究也可用于研究容易获得的商业传感器在极端条件下的性能。我们展示了第一次飞行的结果，这有助于我们研究各种传感器和电子设备在约-40摄氏度的低温下的功能。此外，在整个飞行过程中跟踪了有效载荷的运动。该实验于2020年3月8日在班加罗尔印度天体物理研究所的CREST校园进行。利用这次飞行的结果，我们识别并纠正错误，以便在后续飞行中获得更好的结果。
2021-02-09 astro-ph.IM physics.ao-ph physics.ins-det
POEMMA-Balloon with Radio: a balloon-born multi-messenger multi-detector observatory
本研究介绍了极端多信使天体物理探测任务的缩比球载版本PBR，它搭载于NASA亚轨道超压气球，可观测超高能宇宙线与甚高能中微子，将开展100天级南大洋飞行以推进多信使天体物理研究。
2024-09-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Extreme Universe Observatory on a Super-Pressure Balloon II: Mission, Payload, and Flight
本文介绍 EUSO-SPB2 探路者任务，旨在验证空间观测 UHECR 荧光和 PeV 宇宙线切伦科夫光技术，虽飞行短暂，仍成功调试仪器并记录候选事件。
2025-05-27 astro-ph.HE 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
POEMMA-Balloon with Radio: A multi-messenger, multi-detector balloon payload
CSPAR, University of Alabama Huntsville（卡尔森太空物理应用研究中心，阿拉巴马大学亨茨维尔分校）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Laboratoire APC, Université Paris Cité（巴黎西岱大学APC实验室）；RSESC, University of Alabama Huntsville（雷恩空间科学中心，阿拉巴马大学亨茨维尔分校）；Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所大萨索国家实验室）；Gran Sasso Science Institute（大萨索科学研究所）；Sezione di Roma Tor Vergata, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所罗马托尔维加塔分部）；Sezione di Napoli, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）；Department of Physics and Astronomy, Lehman CUNY（莱曼学院物理学与天文学系（纽约市立大学））；Institute of Experimental Physics, Slovak Academy of Sciences（斯洛伐克科学院实验物理研究所）；Department of Physics, Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院物理系）；Sezione di Bari, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所巴里分部）
本文介绍了POEMMA-Balloon with Radio项目，旨在通过多信使观测研究超高能宇宙射线，利用气球载荷实现同时光学和无线电观测，为空间任务技术准备和高能宇宙射线研究提供数据支持。
2026-04-14 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Trigger system for the Payload for Ultrahigh Energy Observations (PUEO) balloon-borne neutrino detector
Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Universidade de Santiago de Compostela（圣地亚哥德孔波斯特拉大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University College London（伦敦大学学院）；University of Kansas（堪萨斯大学）；Washington University in St. Louis（华盛顿大学（圣路易斯））；University of Chicago（芝加哥大学）
介绍用于探测超高能中微子的PUEO气球载仪器，其触发系统基于24个芯片数字化仪，采用数字超采样率波束形成器，经多步骤优化，实现多天线波束覆盖，测试显示触发性能及功耗情况。
2026-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
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
End-to-end ground calibration and in-flight performance of the FIREBall-2 instrument
暗星系际红移发射气球（FIREBall-2）的有效载荷，FIREBall仪器的第二代（PI：C。马丁，加州理工学院），已被校准，并从美国宇航局哥伦比亚科学气球设施（CSBF）在萨姆纳堡，NM发射。FIREBall-2于2018年9月22日首次发射，有效载荷使用多物体狭缝光谱仪（MOS）从太空进行了首次多物体采集。这篇面向性能的论文介绍了FIREBall-2的校准和最后的地面调整，根据飞行数据评估的飞行性能，以及预测仪器的最终灵敏度。该分析预测，FIREBall-2未来的飞行应该能够检测z~0.67的星系中的HI Lyα共振线，但将发现空间分辨环星系介质（CGM）具有挑战性。
2021-01-06 astro-ph.GA astro-ph.IM
Simulation of Cosmic Rays in the Earth's Atmosphere and Interpretation of Observed Counts in an X-ray Detector at Balloon Altitude Near Tropical Region
对宇宙射线在地球大气中相互作用产生的次级粒子的研究非常重要，因为这些粒子主要构成气球和卫星高度高能探测器产生的背景计数。在目前的工作中，我们计算的宇宙射线产生的次级粒子在不同高度的大气通过蒙特卡罗模拟和使用这个结果来了解我们的X射线观测使用气球携带的仪器在热带纬度（地磁纬度：$\sim 14.50^{\circ}$ N）附近的背景计数。为此，我们考虑了3D描述的大气和地磁场的配置，以及电磁和核的相互作用过程中使用Geant 4模拟工具包。随后，我们使用一个现实的质量模型描述的检测器考虑，模拟计数产生的检测器由于二次宇宙射线粒子。
2021-12-16 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.space-ph
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
The ExaVolt Antenna: A Large-Aperture, Balloon-embedded Antenna for Ultra-high Energy Particle Detection
我们描述了ExaVolt天线（EVA）任务的科学动机，实验基础，设计方法和模拟性能，以及计划为NASA在南极洲的亚轨道超压气球计划开发的超高能（UHE）粒子观测站。EVA将在一次飞行中将ANITA的综合总量-目前最先进的UHE亚轨道有效载荷-提高1-2个数量级。该设计基于环形反射器光学器件的一种新应用，该应用利用超压气球表面，以及安装在内膜上的馈电阵列，创建一个超大型无线电天线系统，可以看到下面的南极冰盖。当UHE中微子在冰内相互作用时，或者当UHE宇宙射线在大陆上方的大气中相互作用时通过地球同步辐射。EVA的瞬时天线孔径估计为几百平方米，用于在150-600 MHz频带内检测这些事件。对于标准的宇宙成因UHE中微子模型，EVA应该检测到的订单30次飞行事件在EeV的能量制度。对于UHE宇宙射线，总共将检测到15，000个量级的地球同步辐射事件，其中几百个在10 EeV以上，并且在GZK截止能量以上60个量级
2011-08-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Method for Establishing a Station-Keeping, Stratospheric Platform for Astronomical Research
在中低纬度地区，一年中的某些时候，平流层上部的风与平流层下部的风的方向几乎相反。在这里，我们提出了一种方法，用于维持高空气球平台在近站保持模式，利用这种平流层风切变。所提出的方法将一个气球载科学平台放置在平流层的高处，用一根轻质、高强度的系绳与位于平流层中下部的“拖船”飞行器相连。使用空气动力学控制表面，拖船上的风诱导气动力可以被操纵以对抗作用在更高高度的科学飞行器上的风阻力，从而控制上层飞行器的地理位置。我们描述了这种位置保持方法的一般框架，一些重要的性能要求的上层平流层科学有效载荷和较低的拖船平台，并比较这种位置保持方法的能力，高空飞艇和传统的系留浮空器的方法。最后，我们讨论了这样一个平台的优势，强调对天体物理研究的各种任务。
2015-08-26 astro-ph.IM
First overnight balloon flight of the GRAINE 2023 emulsion gamma-ray telescope enabled by a large-scale pressure-vessel gondola
Nagoya University（名古屋大学）；Kobe University（神户大学）；Okayama University of Science（冈山理科大学）
GRAINE 2023 项目研发了轻量化压力容器 gondola，完成 2.5 平方米乳胶伽马射线望远镜的首次夜间气球飞行，为未来大面积望远镜重复观测奠定技术基础。
2026-09-01 astro-ph.IM
Balloon Flight Test of a Compton Telescope Based on Scintillators with Silicon Photomultiplier Readouts
我们提出的第一个高空气球飞行试验的结果的概念，先进的康普顿望远镜利用现代闪烁体材料与硅光电倍增器（SiPM）读数。在高能天文学和太阳物理学领域需要能够进行灵敏观测的新的中能伽马射线（~0.4 - 10 MeV）探测器。具有SiPM读数的基于快速闪烁体的康普顿望远镜是对该仪器挑战的有希望的解决方案，因为闪烁体的快速响应允许通过飞行时间（ToF）辨别来拒绝背景。太阳康普顿望远镜（SolCompT）原型的设计是为了证明这项技术在气球飞行条件下的稳定性能。SolCompT仪器是一个简单的双元件康普顿望远镜，由一个大约1英寸的圆柱形芪晶体作为散射探测器和一个1英寸的立方LaBr 3：Ce晶体作为量热计探测器组成。两个闪烁体探测器均由Hamamatsu S11828-3344 MPPC装置的2 × 2阵列读出。定制前端电子器件提供最佳信号上升时间和线性度，定制电源自动调整SiPM偏置电压，以补偿温度引起的增益变化。一个标记的校准源，包括~240 nCi的钴-60嵌入塑料闪烁体，被放置在视野中，并提供了一个已知的伽马射线源，以测量飞行。SolCompT气球有效载荷于2014年8月24日从新墨西哥州的萨姆纳堡发射，并在约123，000英尺的漂浮高度上花费了约3.75小时。该仪器在整个飞行过程中表现良好。在对小的（~10%）残余增益变化进行校正后，我们测量到飞行中ToF分辨率为~760 ps（FWH…
2016-02-24 astro-ph.IM physics.ins-det
A Low-Profile, Self-Contained System for Atmospheric Monitoring and Mid-flight Collection of Viable Microbiological Samples at High Altitude
相关文献已充分确定了细菌在大气中的流行，这表明空气中的细菌可以影响大气特征，包括云的发展。研究还表明，大气生物分布受到底层陆地生物群落的影响。要了解可能影响大气生物概况的各种因素的复杂相互作用，更不用说开展大气生物普查，就需要一个具有成本效益的实验系统，能够产生具有可靠数据的可重复结果。然而，正如美国航天局和日本宇宙航空研究开发机构等空间机构发射的有效载荷所表明的那样，这些有效载荷既复杂又成本高昂。本文讨论了设计和实施的生物导向的实验有效载荷的高空气球，是大多数学生运行的实验计划的手段。本专题介绍中重点介绍的有效载荷PHANTOM（高空微生物计数和跟踪探测器，其目标是在多个高度捕获空中微生物，以确定高层大气的生物组成特征）已经进行了多次成功的飞行试验，突出了航空航天与生物科学之间跨学科项目的可行性和实用性。
2019-08-16 astro-ph.IM q-bio.PE
The Thermal Design, Characterization, and Performance of the SPIDER Long-Duration Balloon Cryostat
我们描述了SPIDER飞行低温恒温器，它的目的是冷却6毫米波长的望远镜在南极长期气球飞行。低温恒温器是平流层有效载荷上最大的恒温器之一，使用液氦-4为4.2和1.6 K的级提供冷却功率。不锈钢毛细管有助于主液氦罐和较小的超流罐之间的高流动阻抗连接，只要4.2 K主罐中有液体，就允许后者在1.6 K下运行。每个望远镜都装有一个封闭循环的氦-3吸附制冷机，可以将焦平面进一步冷却到300 mK。来自主储罐的液氦蒸汽通过热交换器冷却辐射屏蔽，提供负热反馈。该系统在2014-2015年南极夏季的17天飞行中成功运行。低温恒温器的总保持时间为16.8天，其中15.9天发生在飞行期间。
2015-09-11 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
Large-area Si(Li) Detectors for X-ray Spectrometry and Particle Tracking for the GAPS Experiment
大面积锂漂移硅（Si（Li））探测器可在液氮温度以上150°C操作，已为通用反粒子谱仪（GAPS）气球飞行任务开发，并将成为第一个在空间运行的此类系统。这些直径10厘米、厚2.5毫米的多条探测器已在实验室中得到验证，可提供<4 keV的X射线半高宽能量分辨率以及带电粒子跟踪能力，同时在具有大型探测器有效载荷的长时间气球任务可实现的条件下（~-40 ° C和~1 Pa）运行。这些特性使GAPS硅跟踪系统能够通过基于奇异原子形成、去激发和湮灭的新技术来识别宇宙反核。大约1000个探测器的生产和大规模校准已经开始，计划于2021年底进行首次GAPS飞行。为GAPS开发的探测器也可能有其他应用，例如重核识别。
2019-12-13 astro-ph.IM physics.ins-det
A high-resolution pointing system for fast scanning platforms: The EBEX example
E和B实验（EBEX）是一个球载望远镜，设计用于测量宇宙微波背景的偏振，分辨率为8'，采用每秒量级速度的吊舱扫描。2013年1月，EBEX在南极洲上空完成了为期11天的观测，覆盖了$\sim$ 6000平方度的天空。有效载荷配备了两台冗余星相机和两套三个正交的陀螺仪，以重建望远镜的姿态。EBEX的科学目标要求在地图域中将指向重建到大约10”，并且飞行姿态控制要求实时指向精确到$\sim$ 0.5 $^{\circ}$。EBEX的高速扫描策略与其浮动高度相结合，仅允许星相机在扫描回转时每隔$\sim$ 40秒拍摄图像，因此需要开发具有低噪声陀螺仪和仔细控制系统误差的指向系统。在这里，我们报告了指向系统的设计以及为了解并最大限度地减少系统误差的影响而开发的模拟管道。使用2012/2013年的飞行数据对系统的性能进行了评估，我们表明，我们在40秒的方位角投掷上实现了RMS=25”的指向误差，对应于地图域中的$\sim$ 4.6”的误差。
2016-02-10 astro-ph.IM
SPIDER: CMB polarimetry from the edge of space
天基信息平台是一种球载仪器，旨在绘制大角度尺度的毫米波天空偏振图。SPIDER的目标是宇宙微波背景（CMB）中原始引力波的B模式特征，重点是在多个频率上以高保真度绘制大范围的天空区域。2015年1月，SPIDER的第一次长时间气球（LDB）飞行共部署了2400个天线耦合的过渡边缘传感器（TES），频率为90 GHz和150 GHz。在这项工作中，我们审查的设计和飞行中的性能的天基信息平台仪器，特别侧重于测量性能的探测器和仪器在类似空间的加载和辐射环境。SPIDER将于2018年12月进行第二次飞行，将包括有效载荷升级和新的接收器，以285 GHz的频率绘制天空，为清除CMB地图上的偏振尘埃排放提供有价值的信息。
2017-11-28 astro-ph.CO astro-ph.IM
The EUSO-SPB2 Fluorescence Telescope for the Detection of Ultra-High Energy Cosmic Rays
EUSO-SPB2荧光望远镜于2023年飞行，利用下一代仪器从近空间探测超高能宇宙射线，虽未发现候选事件，但记录的数据为未来实验提供了探测器稳定性与大气紫外发射率的重要见解。
2024-09-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Constraints on the diffuse high-energy neutrino flux from the third flight of ANITA
南极脉冲瞬变天线（ANITA）是美国宇航局的一个长期气球有效载荷，用于搜索极地冰中超高能中微子相互作用产生的无线电发射。ANITA的第三次飞行（ANITA-III）于2014年12月发射，并完成了为期22天的飞行。我们提出了三个分析的结果，寻找Askaryan无线电发射的中微子起源。在最敏感的分析中，我们发现一个事件在信号区域的预期先验背景的$0.7^{+0.5}_{-0.3}$。虽然与背景估计一致，但候选事件仍然与中微子假设相容，即使在额外的揭盲后审查之后。
2018-06-18 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Constraints on the ultra-high energy cosmic neutrino flux from the fourth flight of ANITA
美国宇航局长时间气球有效载荷ANITA（ANITA）在28天的飞行时间后于2016年12月完成了第四次飞行。ANITA对极冰中超高能中微子相互作用产生的脉冲宽带无线电发射（Askaryan发射）敏感。我们提出了两个独立的盲分析的结果，从ANITA的第四次飞行的数据中搜索来自Askaryan发射的信号。更灵敏的分析具有更好的预期限度，背景估计值为$0.64^{+0.69}_{-0.45}$，分析效率为$82\pm2\%$。第二次分析的背景估计值为$0.34^{+0.66}_{-0.16}$，分析效率为$71\pm6\%$。每次分析在信号区域发现一个事件，与每次分析的背景估计一致。由此产生的极限进一步收紧了对能量高于$10^{19.5}$ eV的超高能中微子扩散通量的约束。
2019-02-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
