Ingenieure und Wissenschaftler haben das ComPair-Instrument der NASA vor seinem geplanten Flug im August zu Beginn der Herbst-Ballonkampagne der NASA im Herbst 2023 nach Fort Sumner, New Mexico, verschifft.
Ziel von ComPair ist es, neue Technologien zur Untersuchung von Gammastrahlen, der energiereichsten Form des Lichts, zu testen. Es wurde im Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, zusammengebaut und getestet.
„Der Gammastrahlen-Energiebereich, auf den wir mit ComPair abzielen, wird von aktuellen Observatorien nicht gut abgedeckt“, sagte Carolyn Kierans, die Hauptforscherin des Instruments bei Goddard. „Wir hoffen, dass nach einem erfolgreichen Ballontestflug zukünftige Versionen der Technologien in weltraumgestützten Missionen zum Einsatz kommen.“
ComPair ist darauf ausgelegt, Gammastrahlen mit Energien zwischen 200.000 und 20 Millionen Elektronenvolt zu erkennen. (Zum Vergleich: Die Energie des sichtbaren Lichts beträgt 2 bis 3 Elektronenvolt.) Supernovae und Gammastrahlenausbrüche, die stärksten Explosionen im Kosmos, leuchten in diesem Bereich am hellsten, ebenso wie die massereichsten und am weitesten entfernten aktiven Galaxien, die von supermassereichen Schwarzen Löchern angetrieben werden. Wissenschaftler wissen das, weil sie mit dem Fermi-Gammastrahlen-Weltraumteleskop der NASA, das höherenergetische Gammastrahlen beobachtet, einen Bruchteil des von diesen Galaxien emittierten Lichts sehen.
ComPair verdankt seinen Namen den zwei Methoden, mit denen es Gammastrahlen erkennt und misst: Compton-Streuung und Paarproduktion. Compton-Streuung tritt auf, wenn Licht auf ein Teilchen, beispielsweise ein Elektron, trifft und etwas Energie auf dieses überträgt. Zur Paarbildung kommt es, wenn ein Gammastrahl den Kern eines Atoms streift. Durch die Wechselwirkung wird der Gammastrahl in ein Teilchenpaar umgewandelt – ein Elektron und sein Antimaterie-Gegenstück, ein Positron.
Das ComPair-Instrument besteht aus vier Hauptkomponenten:
Das Missionsteam baute alle Komponenten zusammen und testete sie in einer großen thermischen Vakuumkammer in Goddard, um zu beurteilen, wie sie in Ballonhöhen funktionieren. Der nächste Schritt besteht darin, das Instrument zu fliegen. Der Flug wird ComPair auf eine Höhe von etwa 133.000 Fuß (40.000 Meter) befördern, was fast dem Vierfachen der Reiseflughöhe eines Verkehrsflugzeugs entspricht.
ComPair wird mit einer der wichtigsten Ballonnutzlasten huckepack gehen, die während der jährlichen Fort Sumner-Ballonkampagne der NASA fliegen werden. Die wissenschaftlichen Ballons der NASA bieten häufigen und kostengünstigen Zugang zum nahen Weltraum, um wissenschaftliche Untersuchungen und die Weiterentwicklung von Technologien in Bereichen wie Astrophysik, Heliophysik und Atmosphärenforschung durchzuführen sowie die nächste Generation von Führungskräften in Technik und Naturwissenschaften auszubilden.
ComPair ist eine Zusammenarbeit zwischen Goddard, dem Naval Research Laboratory in Washington, dem Brookhaven National Laboratory in Upton, New York, und dem Los Alamos National Laboratory in New Mexico.