找寻宇宙最强的电磁波段 清大太空望远镜17日成功升空
▲康普顿成像光谱仪整合测试中台美团队成员合照，其中有清华天文所张祥光教授（左四），毕业于清华大学物理系博士班现任职于柏克莱加州大学的丘政伦博士（左二），清华天文所硕士生朱哲延（左一），清华天文所博士生杨千莹（右二）。（图／清大提供，下同）
清华大学天文研究所研究团队与美国柏克莱加州大学太空科学实验室团队合作研制的康普顿成像光谱仪 （Compton Spectrometer and Imager, COSI），在台湾时间17日上午7点36分于纽西兰瓦纳卡，由美国太空总署最新研发的超压力气球搭载升空，进入离地面约40公里的高空，侦测来自宇宙深处的伽玛射线。新式气球飞行高度更稳定，飞行时间也可能持续超过两个月，让COSI在近似外太空的环境中收集数据，是新一代康普顿望远镜研发的重要里程碑。
清大表示，COSI台湾团队的核心成员包括中央大学物理系张元翰教授以及中央研究院物理研究所林志勋博士，早期由国家太空中心所支持，目前则是由科技部资助。
清大表示，台美合作研制的康普顿成像光谱仪以12片高纯度锗侦测器为核心，利用光子与侦测器材料中电子的康普顿散射，来测量光子能量为百万电子伏特范围的伽玛射线。
COSI跨国合作团队的台湾计划主持人、清华天文所教授张祥光表示，来自外太空的伽玛射线虽然极其微弱，但蕴含了许多丰富的现象与未解的谜题。以这次高空气球飞行侦测为例，主要观测目标是银河系的中心，那里有很强的电子正子对湮灭辐射，其辐射光子的能量大约是0.5百万电子伏特左右。
张祥光表示，电子正子对湮灭辐射中的大量正子（也就是电子的反粒子）的来源，是天文学界在过去近半个世纪来一直未解的难题，它可能和银河中心的超大质量黑洞有关，或者是其他中子星及黑洞的系统，甚或是和假设中的低质量暗物质有关。张祥光说，COSI如能在这次高空飞行搜集到更多数据，将是解开这天文界世纪之谜的一大助力。
▲康普顿成像光谱仪吊挂试验后台美团队成员合照。
清大团队表示，康普顿成像光谱仪是新一代的康普顿望远镜，相较于旧的技术，它的特点是以较小的体积与质量，达到更高的灵敏度。张祥光指出，提高灵敏度非常重要，例如一般相信超新星爆炸造成重元素的形成，但却因灵敏度关系，无法明确观测到其所伴随发出的伽玛射线辐射。COSI可以精确测量散射事件在侦测器中发生的位置，并且能记录同一光子在侦测器中的多次散射事件，因此可以大幅提高仪器的灵敏度。
张祥光表示，由天文研究需求所驱动发展的高灵敏度伽玛射线侦测器，未来在一般辐射侦测上也会有很好的应用，如在医学成像技术上，因为灵敏度高，病患所需使用的辐射追踪剂剂量就可大幅降低。
全球有数个团队在开发新技术，制作高灵敏度的新一代康普顿望远镜，COSI团队是这所有团队中进展最快的。据了解，伽玛射线和X射线一样，都无法穿透地球的大气层。要观测外太空来的伽玛射线，必须将仪器搭载在人造卫星或太空船上，在进行这样的太空任务之前，必须先用高空气球飞行来检视所发展的新仪器与新技术，COSI在2009年曾在美国本土进行了一次约40小时的成功飞行，2014年在南极洲有一次约44小时的飞行。
COSI团队2月中就已进驻美国太空总署在纽西兰瓦纳卡机场的高空气球基地。经过了大约3个月的仪器系统整合测试与适当天候的等待，终于在台湾时间17日上午顺利升空。COSI的性能将在这次的飞行中得到充分的验证，为未来的卫星任务做准备。
▲康普顿成像光谱仪在台湾时间5月17日上午升空前的照片。