工程师和科学家已将NASA的ComPair仪器运往新墨西哥州萨姆纳堡,赶在NASA2023年秋季气球活动中预定的8月份飞行之前。

NASA的ComPair伽马射线搜寻任务为气球飞行做准备

ComPair的目标是测试研究伽马射线(光的最高能量形式)的新技术。它是在马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心组装和测试的。

戈达德仪器首席研究员卡罗琳·基兰斯(CarolynKierans)表示:“当前的天文台无法很好地覆盖我们使用ComPair瞄准的伽马射线能量范围。”“我们希望在成功的气球试飞后,该技术的未来版本将用于天基任务。”

ComPair旨在检测能量在200,000至2000万电子伏之间的伽马射线。(作为比较,可见光的能量为2到3电子伏。)超新星和伽马射线爆发是宇宙中最强大的爆炸,在这个范围内发出最亮的光芒,由超大质量黑洞提供动力的最大、最遥远的活跃星系也是如此。科学家们之所以知道这一点,是因为他们通过美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜看到了这些星系发出的一小部分光,该望远镜观察到了更高能量的伽马射线。

ComPair团队成员准备仪器进行热真空测试。一旦关闭,舱室将开始模拟任务在气球飞行期间将经历的条件,这将把气球带到大约133,000英尺(40,000米)的高度,或者说是商业客机巡航高度的近四倍。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/ScottWiessinger

ComPair因其检测和测量伽马射线的两种方式而得名:康普顿散射和电子对产生。当光撞击粒子(例如电子)并向其传递一些能量时,就会发生康普顿散射。当伽马射线掠过原子核时就会产生电子对。这种相互作用将伽马射线转化为一对粒子——一个电子和它的反物质对应物——一个正电子。

ComPair仪器有四个主要组件:

包含10层硅探测器的跟踪器,用于确定入射伽马射线的位置

高分辨率热量计,可精确测量低能康普顿散射伽马射线

另一种测量电子-正电子对较高能量的热量计

反符合探测器可以记录称为宇宙射线的高能带电粒子的进入,从而使ComPair的其他仪器能够忽略它们

ComPair团队的一名成员将手放在仪器上。ComPair包含四个主要组件:跟踪器、高分辨率低能量热量计、高能量热量计和反符合探测器。跟踪器和热量计相互堆叠并研究伽马射线。反符合探测器注意到被称为宇宙射线的高能带电粒子的进入,从而使ComPair的其他探测器能够忽略它们。图片来源:美国宇航局戈达德太空飞行中心/ScottWiessinger

任务团队组装了所有组件,并在戈达德的大型热真空室中对其进行了测试,以评估它们在气球高度上的功能。下一步是飞行仪器。该航班将把ComPair带到约133,000英尺(40,000米)的高度,几乎是商业客机巡航高度的四倍。

ComPair将搭载主要气球有效载荷之一,该有效载荷将在NASA年度萨姆纳堡气球活动期间飞行。美国宇航局的科学气球提供频繁、低成本的近太空访问,以在天体物理学、太阳物理学和大气研究等领域进行科学研究和技术成熟,并为下一代工程和科学领导者提供培训。

ComPair是戈达德、华盛顿海军研究实验室、纽约厄普顿布鲁克海文国家实验室和新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室之间的合作项目。