The pGAPS experiment: an engineering balloon flight of prototype GAPS
通用反粒子谱仪项目正在进行，以寻找初级宇宙射线反粒子，特别是冷暗物质产生的反氘核。GAPS计划在2010年代后期实现南极长时间气球飞行的科学观测。为筹备南极科学飞行，2012年6月在日本成功进行了一次使用全球大气探测系统仪器原型“pGAPS”的工程气球飞行，以验证全球大气探测系统每个子系统的基本性能。简要报告了pGAPS飞行活动的概况。
2013-06-24 astro-ph.IM physics.ins-det
The Balloon-borne Large Aperture Submillimeter Telescope for Polarimetry-BLASTPol: Performance and results from the 2012 Antarctic flight
星载大孔径亚毫米波偏振测量望远镜（BLASTPol）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。BLASTPol使用总功率仪器、偏振光栅和消色差半波片来调制偏振信号，从而观察偏振光。在2012年12月从南极洲进行的第二次飞行中，BLASTPol制作了分子云在三个波段（中心为250，350和500微米）的线性偏振尘埃排放的度标度图。仪器性能比2010年的BLASTPol飞行有所改善，系统性降低导致确认的偏振矢量数量增加。由此产生的数据集允许BLASTPol追踪恒星形成区域的磁场，范围从核心到整个分子云复合体。
2014-07-14 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
PILOT balloon-borne experiment in-flight performance
稀薄星际介质长波长观测偏振仪器（PILOT）是一个气球载实验，目的是测量热尘埃在240毫米（1.2太赫兹）波长的偏振发射。该实验的第一次飞行（飞行#1）于2015年9月在加拿大安大略省蒂明斯进行，第二次飞行（飞行#2）于2017年4月在澳大利亚爱丽丝泉进行。在本文中，我们提出的仪器在这两个航班的飞行性能。我们集中于飞行#2期间的性能，但如果显著不同，则提及飞行#1的性能。我们首先介绍了仪器和飞行的简短描述。我们确定的时间常数，我们的探测器结合飞行中的信息，从信号衰减后的高能粒子的影响（毛刺）和我们的内部校准源。我们使用这些时间常数来对数据时间线进行去卷积，并分析在行星上测量的仪器的光学质量。然后，我们分析了仪器背景的结构和偏振。我们测量的探测器响应平场和它的时间变化使用的信号从剩余的大气和我们的内部校准源。最后，我们分析了探测器噪声的频谱和时间特性。飞行中的性能是令人满意的，并在全球范围内符合地面校准的期望。最后，我们根据上述飞行中的性能评估仪器的预期飞行中灵敏度。
2019-01-07 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
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 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
The Double-Sided Silicon Strip Detector Tracker onboard the ComPair Balloon Flight
本文介绍ComPair气球仪器中双面硅条探测器跟踪器的开发、测试与校准，该仪器是AMEGO任务概念的原型，旨在通过测量光子位置和粒子径迹重建入射光子能量与方向，并报告了2023年气球飞行的初步结果。
2024-07-26 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 2016 Super Pressure Balloon flight of the Compton Spectrometer and Imager
康普顿光谱仪和成像仪（Compton Spectrometer and Imager，COSI）是一种球载软伽马射线成像仪、光谱仪和偏振仪，灵敏度从0.2到5 MeV。利用紧凑的康普顿望远镜设计与12个交叉带，高纯度锗探测器，COSI有三个主要的科学目标：研究511千电子伏的正电子湮没线从银河系平面，图像扩散发射从恒星核线，并执行极化研究的伽马射线暴和其他极端的天体物理环境。COSI刚刚成功完成了NASA新的超压气球的46天飞行，该气球于2016年5月从新西兰瓦纳卡发射。我们提出了仪器和2016年飞行的概述，并讨论了COSI的主要科学目标，预测性能和初步结果。
2017-01-19 astro-ph.HE 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
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
Performance Characterization of Heliotrope Solar Hot-Air Balloons during Multihour Stratospheric Flights
本文基于BASS活动中29个Heliotrope气球的飞行数据，系统表征其发射、上升、漂浮和下降阶段的行为及参数依赖，并分析正常与异常飞行。
2024-04-03 astro-ph.IM physics.ao-ph physics.space-ph
EUSO-SPB1: Flight data classification and Air Shower Search Results
超压气球上的极端宇宙空间天文台（EUSO-SPB 1）是JEM-EUSO合作的第二个气球探路者。这是一架指向最低点的紫外线望远镜，旨在透过超高能宇宙射线（UHECR）的荧光发射观测空气簇射。它于2017年4月24日从新西兰瓦纳卡的NASA气球发射场发射。在其飞行期间，EUSO-SPB 1在12个无月的夜晚收集数据，直到任务结束。在本文中，我们提出了触发数据中发现的事件，同时寻找空气淋浴。我们将这些事件分为不同的人群，我们讨论其特征和起源。我们表明，我们的触发事件的大多数是直接宇宙射线击中探测器。在该分析中未发现空气簇射候选物。
2019-09-18 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
Flight Performance of an advanced CZT Imaging Detector in a Balloon-borne Wide-Field Hard X-ray Telescope - ProtoEXIST1
我们成功地进行了第一次高空气球飞行的宽视场硬X射线编码孔径望远镜ProtoEXIST 1，这是从哥伦比亚科学气球设施发射的。2009年10月9日，新墨西哥州萨姆纳。ProtoEXIST 1是我们正在进行的项目中第一次实现先进的CdZnTe（CZT）成像探测器，以建立下一代宽视场硬X射线望远镜所需的技术。ProtoEXIST 1中的CZT探测器平面由一个8 x 8阵列组成，该阵列由2 cm x 2 cm x 0.5 cm厚的像素化CZT晶体紧密平铺而成，每个晶体具有8 x 8像素，覆盖256 cm^2的有效面积，像素为2.5 mm。安装在探测器上方90 cm处的钨掩模提供30 - 600 keV波段的X射线源的阴影图用于成像，允许9度x 9度的完全编码视场，角分辨率为20 arcmin。为了减少背景辐射，探测器四周被半渐变（Pb/Sn/Cu）被动屏蔽层包围，一直到掩模。在背面，一个26 cm x 26 cm x 2 cm CsI（Na）有源屏蔽提供信号，以标记带电粒子感应事件以及来自下方的>~ 100 keV背景光子。由于在漂浮高度（38-39公里）的强风（60节），飞行持续时间仅约7.5小时。在整个飞行过程中，CZT探测器表现出色。望远镜在飞行结束时观察了Cyg X-1约1小时。尽管指向和方位系统存在一些问题，导致望远镜跟踪偏离目标约6.4度，但对天鹅座X-1数据的分析显示，在机载…
2011-07-27 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
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
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
In-flight performance of the BLAST-TNG telescope platform
新一代机载大孔径亚毫米波望远镜（BLAST-TNG）是一种独特的仪器，用于以高角分辨率表征偏振亚毫米波天空。BLAST-TNG于2020年1月从南极洲的长期气球设施飞行。尽管飞行时间很短，但该仪器工作得很好，并提供了有关每个子系统的重要信息，这些信息对未来的气球飞行任务非常宝贵。在这篇文章中，我们讨论了望远镜和吊舱的性能。
2021-01-02 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 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
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
Robust diffraction-limited NIR-to-NUV wide-field imaging from stratospheric balloon-borne platforms -- SuperBIT science telescope commissioning flight & performance
在一个相当的轨道任务的总成本的一小部分，科学气球载平台，在地球大气层的99.7%以上运行，提供有吸引力的，有竞争力的，有效的观测能力-即空间一样的分辨率，传输和背景-非常适合现代天文学和宇宙学。SuperBIT是一种衍射受限的宽视场0.5米望远镜，能够利用这些观测条件，在近红外到近紫外范围内提供精致的成像。它采用了一个强大的主动稳定系统，该系统在48毫弧秒的多个1小时的观测中一直表现出1 σ的天空固定指向稳定性。这是通过一个三轴万向架平台主动跟踪复合双折射来实现的，该平台提供< 500毫角秒的天空固定望远镜稳定性并校正场旋转，同时采用高带宽的倾斜/倾斜光学器件来消除科学成像焦平面上的残余干扰。SuperBIT在2019年调试飞行期间的表现得益于定制的高保真科学望远镜，该望远镜具有出色的热稳定性和光机械稳定性，以及高速传感器和望远镜光学之间严格约束的静态和动态耦合。在目前展示的飞行性能水平上，SuperBIT的能力现在超过了宇宙学、天体物理学和恒星动力学等各种实验的科学要求。
2019-11-25 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
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
First operation of LArTPC in the stratosphere as an engineering GRAMS balloon flight (eGRAMS)
本研究通过2023年eGRAMS气球飞行实验，首次在28.9公里平流层成功运行LArTPC并收集约50万条宇宙射线事件，验证了高空环境运行的可行性，为未来GRAMS任务及暗物质与MeV伽马射线研究奠定基础。
2024-11-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Performance of the X-Calibur Hard X-Ray Polarimetry Mission during its 2018/19 Long-Duration Balloon Flight
X-Calibur是一个球载望远镜，测量15- 50 keV能量范围内的高能X射线的偏振。该仪器利用了X射线优先垂直于偏振方向散射的事实。在InFOCμS硬X射线反射镜的焦点处放置了一个铍散射元件，该元件由像素化的CZT探测器包围。该仪器于2018年12月29日从麦克默多（南极洲）发射了长时间气球（LDB）飞行，并获得了吸积动力脉冲星硬X射线偏振的第一个约束。在这里，我们描述的表征和校准的仪器在地面上，其在飞行过程中的性能，以及粒子背景的模拟和测量率的比较。指向系统和旋光仪实现了良好的投影性能。反符合系统的能量检测阈值被发现高于预期，它表现出意外的死时间。这两个问题将在未来的飞行中得到解决。总体而言，任务性能是标称的，结果将为计划于2022年夏季发射的后续任务XL-Calibur的设计提供信息。
2022-04-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Towards a European Stratospheric Balloon Observatory -- The ESBO Design Study
本文件介绍了一个社区可利用的平流层气球观测站的概念，该观测站目前正由欧洲研究机构和工业界联合体筹备。计划中的欧洲平流层气球观测站（ESBO）旨在通过提供面向广泛天文用途的以服务为中心的基础设施，补充目前科学气球活动的现状。特别是，这一概念侧重于可重复使用的平台，可更换仪器和望远镜进行定期飞行，以及一个操作概念，为研究人员提供测试和操作自己仪器的选择，但后来也提供了基于提议的观测机会。因此，其目的是在波长范围-特别是紫外线和远红外线范围-、空间分辨率能力和光度稳定性方面对地面、空间和空中观测站提供补充。在目前正在进行的由欧洲联盟地平线2020方案供资的ESBO设计研究中，正在建造一个原型平台，该平台载有一台用于紫外线和可见光观测的0.5米望远镜，并正在研究更大的后续平台的概念，以最终形成下一代远红外线望远镜。目前预计2021年将进行紫外/可见光原型平台的飞行。我们提出的技术动机，科学的情况下，仪器，和两个阶段的图像稳定方法的0.5米紫外/可见光平台。此外，我们简要介绍了新的中型稳定气球吊舱设计进行望远镜在0.5至0.6米的范围内，以及目前考虑的飞行选择这个平台。其次，我们概述了一个大型的气球为基础的FIR望远镜和ESBO DS的方法对这样的基础设施的科学和技术的动机。
2021-11-22 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
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
The performance of the bolometer array and readout system during the 2012/2013 flight of the E and B experiment (EBEX)
EBEX是一个球载望远镜，旨在测量宇宙微波背景辐射的偏振。在2012年南半球夏季为期11天的科学飞行中，它运行了955个蛛网过渡边缘传感器（TES）测辐射热计，这些测辐射热计分为150、250和410 GHz频段。这是首次在气球平台上使用TES测辐射热计阵列进行科学观测。偏振灵敏度由线栅和连续旋转半波片提供。热辐射计阵列和读出电子设备的气球实施提出了独特的发展要求。在这里，我们提出了一个轮廓的读出系统，远程调谐的测辐射热计和超导量子干涉仪（SQUID）放大器，和初步的电流噪声的测辐射热计阵列和读出系统。
2014-07-22 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 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
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
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
Results from the CsI Calorimeter onboard the 2023 ComPair Balloon Flight
本文报告2023年ComPair气球飞行中CsI量热器的结果，该量热器用于测量高能事件位置和能量，飞行中观测到背景辐射、雷根-普福策极大值及铝活化线，验证了技术成熟度。
2024-05-29 astro-ph.IM nucl-ex
Observation of Diffuse Cosmic and Atmospheric Gamma Rays at Balloon Altitudes with an Electron-tracking Compton Camera
我们在气球高度观测了弥散的宇宙和大气伽马射线，作为未来高灵敏度全天空调查的第一步，使用了亚MeV伽马射线成像加载在气球上的实验I（SMILE-I）。SMILE-I采用了一个电子跟踪康普顿照相机组成的气体电子跟踪器作为康普顿散射目标和闪烁照相机作为吸收剂。搭载SMILE-I探测器的气球于2006年9月1日从宇宙天文研究所/日本宇宙航空研究开发机构的三陆气球中心发射，飞行时间为6.8小时，包括在32-35公里高度水平飞行4.1小时。在水平飞行过程中，我们成功地探测到420个向下的伽马射线之间的100 keV和1 MeV的天顶距低于60度。为了获得漫射宇宙伽马射线的通量，我们首先使用Geant 4模拟了它们在大气中的散射，对于在7.0 g cm-2的大气深度处检测到的伽马射线，我们发现分别有50%和21%的能量为150 keV和1 MeV的伽马射线在到达探测器之前在大气中散射。此外，通过使用Geant 4模拟和QinetiQ大气辐射模型，我们估计探测到的事件包括漫射宇宙和大气伽马射线（79%），通过宇宙射线和探测器周围材料之间的相互作用在仪器中产生的二次光子（19%），以及其他粒子（2%）。得到的增长曲线与Ling的模型相当，宇宙和大气γ射线的扩散通量与以前的实验结果一致。根据我们的SMILE-I结果估计了未来SMILE实验测量150 keV和20 MeV之间的伽马射线的预期检测灵敏度，…
2011-03-23 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
Optimization of the Design of the Hard X-ray Polarimeter X-Calibur
我们报告的优化硬X射线偏振计X-Calibur的高空气球飞行在焦平面的InFOCμS X射线望远镜从萨姆纳堡（NM）在2013年秋季。X-Calibur将用于康普顿散射光子的低Z闪烁体板与用于光吸收散射光子的高Z碲锌镉（CZT）探测器组件相结合。探测器利用了这样的事实，即偏振光子康普顿散射优先垂直于电场取向。X-Calibur实现了一阶单位的高检测效率，并达到了接近理论上最佳的灵敏度。在本文中，我们讨论了优化设计的仪器的基础上的蒙特卡罗模拟偏振和非偏振X射线光束和最重要的背景成分。我们计算的灵敏度旋光仪即将到来的气球飞行从萨姆纳堡和额外的更长的气球飞行更高的吞吐量的镜子。最后，我们强调，卫星上的康普顿偏振计的任务，可以使用到几个千电子伏的能量。
2012-12-18 astro-ph.IM
Pre-flight integration and characterization of the SPIDER balloon-borne telescope
我们介绍了2013年飞行前活动后天基信息平台仪器的集成和表征结果。SPIDER是一个球载偏振计，旨在探测宇宙微波背景度标度$B$模式偏振中的原始引力波信号。在94 GHz和150 GHz频段，有6个独立的望远镜容纳了2000多个探测器，SPIDER将绘制7.5%的天空，每个频率的深度为11至14 $μ$ K $\cdot$弧分，这是普朗克改进的$\sim$ 5倍。我们讨论的指向，低温，电子和电源子系统的集成，以及飞行前的检测器和光学系统的特性。天基信息平台已为2014年12月从南极洲起飞的飞行做好了充分准备，预计将受到调查区域天体物理前景发射的限制，而不是仪器灵敏度的限制。
2014-07-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
Calibrations of the Compton Spectrometer and Imager
康普顿光谱仪和成像仪（COSI）是一个球载软$γ$射线望远镜（0.2-5 MeV），旨在研究天体物理源。COSI采用紧凑的康普顿望远镜设计，由12个高纯度锗半导体探测器组成。跟踪探测器内的$γ$射线散射的位置和能量允许高分辨率光谱学、在宽视场上的直接成像、偏振研究和背景事件的有效抑制。精确确定每个相互作用的能量、位置和随后的事件重建的关键是在发射前在现场进行的几次校准。此外，通过对仪器的角分辨率、有效面积和偏振灵敏度的研究，对仪器的更高水平性能进行基准测试，量化了COSI的科学能力。2016年5月，COSI成为第一个在NASA超压气球上发射的科学有效载荷，并计划于2020年4月再次发射。尽管二零二零年的推出因COVID-19疫情而取消，COSI团队在取消前进行了校准测量。在本文中，我们提供了COSI仪器的详细概述，描述了校准方法，并比较了2016年和2020年气球活动的校准和基准测试结果。这些程序将是计划于2025年发射的COSI的NASA小型探索者卫星版本的校准和基准测试的组成部分。
2022-03-01 astro-ph.IM physics.ins-det
Probing the Galactic Diffuse Continuum Emission with COSI
本研究报告了COSI气球飞行期间对银河系内部GDCE的测量结果，发现其与先前观测一致，并探讨了进一步探测的潜力与卫星任务前景。
2023-10-18 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
Development of Instruments for Space Exploration Using Meteorological-balloons
印度空间物理学中心正在利用气象气球平台研究地球和地外高能现象。一个完整的有效载荷系统与这种气球是最多约五公斤的重量。人们必须对实验的各个组成部分采用创新和优化的设计，以便在35-42公里的适当高度获得数据，同时实现一些科学目标。本文主要对仪器进行了详细的描述，并给出了测试和标定结果。我们讨论，我们如何实施和测试三个主要的仪器，即，一个盖革-弥勒计数器，一个单晶闪烁体探测器和phoswich型闪烁体探测器为我们的任务。我们还提供了一些任务的一些飞行数据来证明此类实验的能力。
2019-09-11 astro-ph.IM
Measurements of cosmic-ray proton and helium spectra from the BESS-Polar long-duration balloon flights over Antarctica
2004年12月和2007年12月，地球同步辐射谱仪-极地协作组在南极上空进行了两次长时间气球飞行，测量了宇宙射线质子和氦的能谱，太阳调制的水平大不相同。质子和氦谱探测了星系中宇宙射线的起源和传播历史，对于计算宇宙射线反质子、正电子和电子的预期光谱以及大气μ子和中微子的计算都是必不可少的。我们报告的绝对光谱在大气顶部的宇宙射线质子的动能范围为0.2-160 GeV和氦核0.15-80 GeV/核子。相应的磁刚度范围为0.6-160 GV的质子和1.1-160 GV的氦。这些光谱与以前BESS飞行和ATIC-2，PAMELA和AMS-02的测量结果进行了比较。我们还报告了质子和氦通量从1.1 GV到160 GV的比率，并与PAMELA和AMS-02的比率进行比较。
2016-08-30 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
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
Superfluid Liquid Helium Control for the Primordial Inflation Polarization Explorer Balloon Payload
本研究针对球载宇宙微波背景偏振探测的低温需求，设计了基于喷泉效应泵的超流液氦冷却系统，可将光学链冷却至1.7K以下，并验证了其在两次飞行中的低温性能。
2021-05-18 astro-ph.IM
An Open Source, FPGA-based LeKID readout for BLAST-TNG: Pre-flight Results
我们提出了一个高频率多路复用读出的大型超导探测器阵列，用于下一代球载和天基亚毫米和远红外任务。我们将在即将到来的NASA下一代机载大孔径亚毫米望远镜（BLAST-TNG）上展示这项技术，以测量250，350和500微米波长的银河尘埃的偏振发射。BLAST-TNG接收器集成了第一个集总元件动态电感探测器（LeKID）阵列以及第一个微波多路复用读出电子设备，可在类似太空的环境中飞行，并将显着推进这些技术的TRL。在BLAST-TNG飞行之后，我们将继续改进探测器和读出电子设备的性能，用于下一代球载仪器和未来的FIR勘测器。
2016-11-16 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.ins-det
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 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
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
Pre-flight Background Estimates for COSI
Clemson University（克莱姆森大学）；UC Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Trento（特伦托大学）；UC San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；University Würzburg（维尔茨堡大学）；Université de Toulouse（图卢兹大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）
COSI通过蒙特卡洛模拟预估轨道前3个月的背景，并外推至2年轨道，以确定长寿命同位素激活积累，发现低能背景光子和高能延迟激活主导，同时验证了AP9/AE9模型的高估问题。
2026-01-03 astro-ph.IM
Benchmarking COSI's detector effects engine
康普顿光谱仪和成像仪（COSI）是一个球载伽马射线（0.2-5 MeV）望远镜，对偏振具有固有的灵敏度。COSI的主要目标是研究天体物理源，如$γ$ -射线爆发，正电子湮灭，银河核合成和致密天体。COSI采用紧凑的康普顿望远镜设计，利用12个高纯度交叉条锗探测器（尺寸：$8\times8\times1.5$ cm $^3$，2 mm条间距）。我们需要经过良好基准测试的模拟，以模拟用于数据分析的完整仪器响应，优化我们的分析算法，并更好地了解我们的仪器和飞行性能。为了达到合理的协议，我们已经建立了一个全面的质量模型的仪器，并开发了一个详细的检测器效果引擎，它考虑到每个条带的个别性能以及整个检测器系统的特点。我们使用Cosima/Geant 4进行了详细的蒙特卡罗模拟，应用了探测器效应引擎，并使用放射源对结果进行了飞行前校准。在应用检测器效果引擎之后，模拟与测量非常相似，并且用于测量的标准校准、事件重建和成像流水线也可以应用于模拟。在本文中，我们将描述探测器效应引擎，校准基准测试，以及COSI 2016年46天气球飞行的初步结果。
2017-01-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
