美国国家航空航天局ComPair气球飞行任务准备就绪

新墨西哥州萨姆纳堡的一个团队正准备驾驶一种名为ComPair的气球载科学仪器，该仪器将测试探测伽马射线的新技术，伽马射线是光的最高能量形式。

ComPair计划在美国国家航空航天局2023年秋季科学气球活动的早期飞行，如果天气允许，该活动将于8月10日星期四开幕。

华盛顿乔治华盛顿大学和马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心的研究生Nicholas Kirschner说：“在ComPair设计研究的能量范围内，发生了很多有趣的科学。”。“这些伽马射线很难用现有的方法捕捉到，所以我们需要创建和测试新的方法。ComPair的飞行使我们离在太空中放置类似的探测器又近了一步。”

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ComPair探测到的伽马射线能量在20万到2000万电子伏特之间。相比之下，可见光的能量在2到3电子伏特之间。

超新星和被称为伽马射线暴的强大爆炸在这个能量范围内最亮。天文学家们也希望在这里看到来自质量最大、距离最远的活跃星系的最强光芒，这些星系由巨大的黑洞提供动力。然而，目前的任务并没有很好地覆盖这个范围，因此未来受ComPair启发的仪器可能会填补天文学家知识的重要空白。

地球大气层过滤掉了来自太空的大部分高能辐射——这对人类有好处，但使测试新的伽马射线技术具有挑战性。ComPair的解决方案是乘坐科学气球飞到约133000英尺（40000米）的高空，使其超过99.5%的大气层。

在戈达德建造并测试ComPair后，任务小组将其运到萨姆纳堡。在那里，他们打开包装，重新组装，并重新校准仪器。

ComPair将搭载另一项任务，名为GRAPE（伽马射线偏振仪实验），由新罕布什尔大学领导。在ComPair和GRAPE登上科学气球的框架贡多拉后，团队可以为发射做准备。

ComPair的名字来源于它用来研究伽马射线的两种方法：康普顿散射和对产生。在康普顿散射中，光照射到一个粒子，如电子，并将一些能量传递给它。当伽马射线掠过原子核并转化为一对粒子时，就会产生对——一个电子和它的反物质对应物正电子。

在这张照片中，ComPair首席研究员Carolyn Kierans（美国国家航空航天局，左）、马里兰大学巴尔的摩县分校的Janeth Valverde Quispe（右）和Nicholas Cannady（后）在马里兰州格林贝尔特的美国国家航空局戈达德航天飞行中心进行热真空测试之前，在ComPair上工作。他们通过电缆将仪器连接到电源系统和车载电脑。一旦进入舱内，ComPair就经历了与气球高度相似的情况。

Goddard的ComPair项目经理Regina Caputo说：“伽马射线的能量太高，传统望远镜无法探测到——光线正好在镜子的原子之间飞行。”。“相反，我们的仪器使用不同种类的元素和化合物层层堆叠。当伽马射线穿过仪器时，它们会根据能量与不同的层相互作用。”

该仪器有四个主要部件：

一个包含10层硅探测器的跟踪器，用于确定入射伽马射线的位置。

一种由镉、锌和碲化物制成的高分辨率量热计，可以精确测量低能量康普顿散射的伽马射线和一些转化为正负电子对的伽马射线。

一种由碘化铯制成的高能量热计，主要测量电子-正电子对以及一些康普顿散射伽马射线。

一种反入射探测器，可以探测到被称为宇宙射线的高能带电粒子的进入。

华盛顿美国海军研究实验室（NRL）的研究物理学家Richard Woolf说：“宇宙射线在宇宙中无处不在，每天每时每刻都有大量的宇宙射线与地球大气层的每一部分碰撞。它们也会进入航天器，包括伽马射线任务。”。“因为它们是带电的，宇宙射线可能会绊倒伽马射线探测器，包括未来受ComPair启发的探测器。因此，我们需要反入射探测器来过滤它们。”

ComPair是戈达德、NRL、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的合作伙伴。

美国国家航空航天局的科学气球提供了频繁、低成本的近太空通道，以进行天体物理学、太阳物理学和大气研究等领域的科学调查和技术成熟，并为下一代工程和科学领导者提供培训。要了解2023年萨姆纳堡秋季活动的任务，请访问美国国家航空航天局的哥伦比亚科学气球设施（CSBF）网站，实时更新飞行中气球的高度和GPS位置。

美国国家航空航天局位于弗吉尼亚州的沃洛普斯飞行设施管理着该机构的科学气球飞行计划，每年从全球发射场进行10至15次飞行。Peraton在德克萨斯州运营CSBF，为NASA的科学气球项目提供任务规划、工程服务和现场操作。CSBF团队在大约40年的运作中发射了1700多个科学气球。美国国家航空航天局的气球是由Aerostar制造的。美国国家航空航天局科学气球项目由美国国家航空宇航局总部科学任务局天体物理部资助。