NRL和NASA将推出ComPair仪器来测量伽马射线发射

海军研究实验室(NRL) 和 NASA 戈达德太空飞行中心 (GSFC) 将利用高空气球从福特发射 ComPair。新墨西哥州萨姆纳 8 月 10 日。ComPair 任务仪器测量和探测天体物理物体的伽马射线发射。NRL 仪器是 NASA GSFC 领导的四个子系统仪器之一。任务名称——ComPair——的灵感来自于伽马射线与物质相互作用的机制。

“他们通过三个主要过程来实现这一点——光电效应、康普顿散射和电子对产生。这些相互作用机制取决于能量，其中光电发生在最低能量下，而电子对产生则在最高能量下，”NRL 空间科学部研究物理学家 Richard S. Woolf 博士说道。“ComPair 仪器的设计采用了测量康普顿和电子对产生方式的伽马射线的技术，因此称为康普顿对或 ComPair。”

“伽马射线使我们能够研究宇宙中最高能量的过程：从超新星的核合成;来自超大质量黑洞的喷流;具有极端密度的天体物理物体(如中子星和黑洞)合并时会产生伽马射线爆发，”伍尔夫说。“大气层主要阻挡天体物理源的伽马射线到达海平面地面，为了测量射线，仪器需要到达大部分大气层上方 130,000 英尺的高度。”

开发该仪器的目标是提高伽马射线技术的技术准备水平 (TRL)。推进伽玛射线仪器 TRL 的最后步骤之一是乘坐高空气球飞行。

“希望我们在这一阶段学到的知识将应用于一个更大、更敏感的任务，该任务将进入轨道，用于未来由 NASA 领导的全天空中能伽马射线天文台探索者 (AMEGO-X) 任务。AMEGO-X 是一项中型任务，将向 NASA 探索者计划机会公告提出，预计在 2026 年进行，”伍尔夫说。

2008年6月费米伽马射线太空望远镜发射后，伽马射线界开始考虑下一步应该把注意力集中在哪里。这个想法是使用与费米类似的设计，但在伽马射线光谱的低能量范围内具有灵敏度。

伍尔夫说：“ComPair 仪器的设计基于之前 NRL 主导的仪器费米大面积望远镜 (LAT) 热量计，其中包含闪烁晶体，这意味着当电离辐射穿过它时，它们会发光或闪烁。” “ComPair 通过使用一种称为硅光电倍增管 (SiPM) 的新型闪烁光读出装置，与构成量热计的晶体耦合，扩展了费米 LAT 量热计的技术。这些 SiPM 对于读取闪烁光更加敏感，从而能够在康普顿区域进行伽马射线检测。”

闪烁是一种物理过程，其中一种称为闪烁体的材料在高能光子(例如 X 射线或伽马射线或高能粒子)的激发下发射紫外线或可见光。

NRL 空间科学部提高轨道跟踪、无线电通信和导航领域的技术能力，影响船舶和飞机的运行、地球近太空和太空环境的应用以及对自然辐射和地球物理现象的基本理解。

“NASA GSFC 和 NRL 从一开始就拥有这种下一代仪器的历史，”伍尔夫说。“NASA 为 NRL 提供的初始资金于 2015 年初开始，此后一直持续提供多轮资金，使我们能够构建概念验证原型，在多次加速器束流测试中测试原型，现在将其进行高空飞行气球。”