COSI伽马射线望远镜装配取得进展

任务背景

COSI（Compton Spectrometer and Imager，康普顿光谱仪与成像仪）是NASA最新一代宽视场伽马射线望远镜，旨在以前所未有的灵敏度捕捉宇宙中最高能的现象。该任务由加州大学伯克利分校空间科学实验室主导，联合加州大学圣地亚哥分校、海军研究实验室、NASA戈达德航天飞行中心、诺斯罗普·格鲁曼公司、空间动力学实验室以及意大利航天局等多个机构共同研制。

近期进展

2026年7月8日，在加州大学伯克利分校的洁净室内，工程师与项目管理人员共同见证了探测器组件的关键起吊操作。随着吊车缓缓将探测器箱体从工作台上提升，标志着该设备已完成地面集成阶段，即将进入下一轮环境测试。图片中可见探测器箱顶部四块银色材料，它们覆盖着柔性电路——这些电路负责将半导体探测器的信号传输至读出电子系统，是确保整个望远镜正常工作的“神经网路”。

探测器核心设计

COSI采用康普顿散射原理来成像和能谱测量。其探测器阵列由多层层叠的半导体晶体制成，当高能伽马射线光子进入探测器时，会与晶体原子发生康普顿散射，通过记录散射位置和能量沉积，可以反推出入射光子的方向与能量。这种技术使得COSI能够在没有传统聚焦光学系统的情况下实现大视场成像，非常适合巡天观测。

• 宽视场：单次观测即可覆盖天空很大区域，利于探测瞬变源和全天监测。
• 高灵敏度：对0.2–5 MeV能段的伽马射线具有极高探测效率，填补了现有观测设备的空白。
• 定位能力：通过康普顿重建算法，可将伽马射线源定位至角分级别。

科学目标

COSI的四大核心科学目标聚焦于理解宇宙中极端能量的产生与循环：

1. 物质与反物质的起源：银河系中心存在大量的正电子湮灭辐射（511 keV谱线），COSI将绘制其精确分布，帮助揭示暗物质湮灭或致密天体（如中子星、黑洞）喷流是否为主要来源。
2. 恒星核合成与超新星：通过探测放射性同位素（如铝-26、钛-44）衰变产生的伽马射线，追踪恒星从诞生到爆炸的全过程，特别是II型超新星和Ia型超新星的爆发机制。
3. 银河系高能环境：研究银河系内弥漫伽马射线辐射的起源，包括宇宙线与星际介质的相互作用。
4. 新奇瞬变源：探测伽马射线暴、磁星爆发、以及未知类型的伽马射线瞬变事件，为多信使天文学提供重要信息。

与现有任务互补

目前运行中的费米伽马射线空间望远镜主要关注更高能段（>100 MeV），而INTEGRAL卫星则在软伽马射线波段工作。COSI覆盖的0.2–5 MeV是两者之间的“中间空白区”，对正电子湮灭、核谱线以及中等能量伽马射线暴尤其敏感。此外，COSI还具备偏振测量能力，能够测量伽马射线的偏振方向，为研究高能辐射机制提供额外维度。

国际合作与技术测试

项目自2021年启动以来，已通过多次设计评审。此次探测器组装完成是重要的里程碑，随后将进行热真空、振动和电磁兼容性测试，确保其能承受火箭发射的苛刻环境。COSI计划于2027年搭乘诺斯罗普·格鲁曼的火箭进入近地轨道，设计寿命至少3年。

• 美国团队：负责探测系统、电子学、科学数据处理。
• 意大利空间局：提供部分读出电子组件和地面支持。
• 其他贡献者：包括英国、德国等国的科研机构参与科学规划。

展望

COSI的成功研制将极大推动伽马射线天文学的发展。它不仅有望揭开银河系正电子源之谜，还能为理解恒星演化终局、宇宙元素循环以及高能物理过程提供关键观测数据。随着组装阶段的完成，全球天文学家正期待这一新“伽马之眼”能早日升空，开启宇宙高能窗口的新篇章。

原标题：COSI Telescope Comes Together。 来源：nasa.gov。

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