2008年6月11日，美國新一代伽馬射線天文衛(wèi)星——“伽馬射線大面積空間望遠(yuǎn)鏡”（GLAST）在美國卡納維拉爾角航天發(fā)射場發(fā)射升空。該望遠(yuǎn)鏡不僅擁有極其廣闊的觀測視野，而且是全球最靈敏的伽馬射線衛(wèi)星，其觀測靈敏度比現(xiàn)有的其它伽馬射線衛(wèi)星至少強(qiáng)30倍，能幫助科學(xué)家們獲取有關(guān)宇宙進(jìn)化、黑洞物質(zhì)噴發(fā)和暗物質(zhì)微粒碰撞的有關(guān)信息。

高靈敏的巡天眼

伽馬射線大面積空間望遠(yuǎn)鏡高2.8米，直徑2.5米，發(fā)射質(zhì)量4277千克，運(yùn)行時功率僅有160瓦，運(yùn)行在高560千米、傾角為28.5°、周期為95分鐘的圓形軌道。這一軌道與“雨燕”衛(wèi)星類似，可以盡量避開帶電粒子的影響。它升空后先進(jìn)行2個月的測試與調(diào)整，然后正式開始探測工作。

伽馬射線大面積空間望遠(yuǎn)鏡主要由大面積望遠(yuǎn)鏡（LAT）和伽馬射線暴監(jiān)測器（GBM）組成，此外，還有反符合屏蔽層和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等。該望遠(yuǎn)鏡具有五大特點(diǎn)：一是探測范圍廣?？商綔y從30MeV到300GeV的能量范圍，其中10GeV～100GeV之間的能量區(qū)域迄今未被觀測過，這一區(qū)域中可能隱藏著一些線索，能夠幫助科學(xué)家揭開諸如暗物質(zhì)成分之類的宇宙謎團(tuán)。二是能精確定位。當(dāng)一次伽馬射線暴發(fā)生后，它在幾秒鐘的時間里就能夠確定伽馬射線暴的位置，并把相關(guān)信息發(fā)送給地面科學(xué)家。三是視場大。其視場大于2sr，巡天工作時，只需兩個軌道周期就可以掃過整個天空。四是抗干擾能力強(qiáng)?？膳懦?9.97%宇宙射線產(chǎn)生的信號，捕捉到低能伽馬射線。五是具有較高的靈敏度。能在短的時間間隔內(nèi)測量伽馬射線暴，伽馬射線暴能在幾分之一秒的時間內(nèi)噴泄出大量伽馬射線。

伽馬射線大面積空間望遠(yuǎn)鏡采用電子對成像技術(shù)：入射的伽馬射線通過帶電粒子反符合屏蔽層，屏蔽掉99.97%的“雜音”，接著，它與鎢箔片探測器相互作用，轉(zhuǎn)化為正負(fù)電子對，然后，這些電子對進(jìn)入由19對硅片構(gòu)成的粒子跟蹤探測器，以記錄下每個電子的入射方向，最后，正負(fù)電子對進(jìn)入熱量計以測量它們所產(chǎn)生的熱量，從而確定正負(fù)電子對的能量，即伽馬射線源的能量。

肩負(fù)神圣使命

伽馬射線大面積空間望遠(yuǎn)鏡設(shè)計壽命5年，目標(biāo)壽命10年。伽馬射線大面積空間望遠(yuǎn)鏡接收伽馬射線的有效面積大，而且儀器的視場大、可測量的能譜寬和靈敏度高。它將觀測宇宙中各種奇異的天體和劇烈的天體現(xiàn)象，如：伽馬射線暴、黑洞、類星體、脈沖星、太陽耀斑等，還將進(jìn)行高能巡天觀測，以繼續(xù)早年康普頓伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡的工作，為康普頓伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的伽馬射線源進(jìn)行重新定位，更好地揭示其本質(zhì)。

在工作生涯中，它將探測大約5000個不同距離的活動星系核，以搞清楚星系核的頻譜特征、形成和演變過程。它將探索宇宙間最極端的太空環(huán)境；搜尋新物理學(xué)規(guī)律存在的跡象，以及神秘暗物質(zhì)的組成成分；了解黑洞是如何將物質(zhì)的巨大噴射加速到近乎光速；揭開伽馬射線爆發(fā)能量驚人之謎；解答有關(guān)太陽耀斑、脈沖星和宇宙射線起源等問題。

伽馬射線大面積空間望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目由美國航宇局和美國能源部共同負(fù)責(zé)。部分專家對從未參與過天文研究的美國能源部參與該項(xiàng)目懷有特別的疑問，稱從事核能研究才是美國能源部的本行。本次美國航宇局與美國能源部聯(lián)合開發(fā)伽馬射線大面積空間望遠(yuǎn)鏡將打開美國天體物理學(xué)家和核物理學(xué)家共同開展一些研究項(xiàng)目的新局面。分析人士認(rèn)為，這兩家機(jī)構(gòu)聯(lián)手打造此新型望遠(yuǎn)鏡是各有所圖的：天體物理學(xué)家們希望借助伽馬射線大面積空間望遠(yuǎn)鏡之力來獲取有關(guān)宇宙進(jìn)化的重要信息，而核物理學(xué)家們則希望用該望遠(yuǎn)鏡來探尋可能會改變某些物理學(xué)基本定律的信號。

全球征集芳名

2008年2月，美國航宇局開始在全世界范圍內(nèi)為伽馬射線大面積空間望遠(yuǎn)鏡征名，任何人都可以通過網(wǎng)站直接將名稱發(fā)送到美國航宇局的名稱審核機(jī)構(gòu)，以便在該望遠(yuǎn)鏡9月投入使用前給它一個正式的名字。

美國航宇局官員艾倫-斯特恩說：“我們希望收到一些好的命名建議，能夠準(zhǔn)確抓住伽馬射線大面積空間望遠(yuǎn)鏡任務(wù)的特點(diǎn)，喚起人們對伽馬射線和高能天文學(xué)的關(guān)注。我們希望有人能為它取一個瑯瑯上口又好記的名字，這個名字將頻繁地掛在人們的嘴邊，成為大家茶余飯后的話題?！?/p>

有人建議就用其縮寫首字母G來命名，也有人建議用已故科學(xué)家的名字來為該望遠(yuǎn)鏡命名，但是前提是其名未被用于命名其它美國航宇局的太空任務(wù)。命名參與者需要提交一份長約25或以下單詞數(shù)的說明，解釋其命名原由。有意者可以通過以下網(wǎng)站將名稱發(fā)送給美國航宇局:glast.sonoma.edu/glastname。

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伽馬射線與伽馬射線暴

伽馬射線是電磁波譜中波長最短、能量最高的一種射線，波長短于0.1埃，能量通常可達(dá)上百萬電子伏特。這種射線是從原子核中發(fā)出的光子，一般在宇宙中最熱的區(qū)域產(chǎn)生，也能在超新星爆發(fā)等猛烈的事件中產(chǎn)生，還可以在核蛻變以及空間放射性物質(zhì)衰變過程中產(chǎn)生。伽馬射線通常來自宇宙中的雙星、脈沖星和黑洞等高密度天體。

伽馬射線暴是伽馬射線在短時間內(nèi)突然增強(qiáng)的現(xiàn)象。γ射線暴的“亮度”相當(dāng)于全天所有γ射線源“亮度”的總和，爆發(fā)釋放的能量超過太陽1年所釋放能量的1000億倍?？茖W(xué)家在研究三葉蟲化石后認(rèn)為，伽馬射線暴可能是幾億年前導(dǎo)致地球上極大多數(shù)生物滅絕的原因。

伽馬射線暴可以分為長、短伽馬射線暴兩種截然不同的類型。常見的長伽馬射線暴持續(xù)2秒到幾分鐘不等，已經(jīng)被解釋清楚了，是恒星坍縮形成黑洞時產(chǎn)生的；短伽馬射線暴通常會在一個強(qiáng)烈的高能輻射脈沖中，釋放出相當(dāng)于十億顆太陽的能量，這種脈沖最多持續(xù)2秒鐘，因此，天文學(xué)家們幾乎沒有機(jī)會進(jìn)行后續(xù)觀測，研究短伽馬射線暴的本質(zhì)。

伽馬射線衛(wèi)星的三大探測方法

為了避開地表臭氧層對伽馬射線的屏蔽作用，在空間進(jìn)行伽馬射線探測，1972年，美國發(fā)射了世界上首顆專門用于觀測伽馬射線的天文衛(wèi)星。隨后，一些國家開始陸續(xù)發(fā)射伽馬射線天文衛(wèi)星，歐洲宇宙線觀測衛(wèi)星-B、美國高能天文學(xué)觀測臺-3、美國康普頓伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡、美國高能瞬變衛(wèi)星-2、歐洲國際伽馬射線天體物理學(xué)實(shí)驗(yàn)室、美國雨燕衛(wèi)星等伽馬射線天文衛(wèi)星先后升空，并取得顯著成就。

伽馬射線通過物質(zhì)時，不像一般的帶電粒子那樣使物質(zhì)的原子直接電離或激發(fā)，很難聚焦到探測器，但它可以與原子核或核外電子發(fā)生電磁相互作用，從而引起3種效應(yīng)：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對效應(yīng)。由于這3種效應(yīng)會產(chǎn)生次級電子，捕捉這些次級電子的電離和激發(fā)，可間接地探測到伽馬射線。目前，對伽馬射線進(jìn)行成像探測的儀器有旋轉(zhuǎn)調(diào)制準(zhǔn)直器、康普頓散射望遠(yuǎn)鏡和電子對望遠(yuǎn)鏡3種，它們代表了三種探測伽馬射線的方法。