康普顿太空望远镜

康普顿望远镜虽然"年事渐高"，但观测设备仍然运转正常。2000年3月，美国天文学家利用康普顿太空望远镜发现太空中存在一群奇特而强大的伽马射线源，此事被列入2000年世界科技大事记。然而，去年12月3个导航陀螺仪失灵，使康普顿不得不回家。因为如果再有一个陀螺仪出故障，地面将无法控制它。据分析，如果不做任何处理，康普顿最终将自行坠回地面。因为它的运行轨道穿过了一些人口稠密地区，如墨西哥的墨西哥城、美国的迈阿密和泰国的曼谷，其坠毁时造成伤亡的可能性高达千分之一。而利用康普顿现存的导航和控制设备，出现伤亡的机会只有2900万分之一。

唐纳德·A·科尼芬是美国宇航局的一名科学家。他从1979年开始就在做与康普顿有关的工作。当时，这个望远镜还处于蓝图和科学梦想的阶段。他在谈到听说康普顿即将坠毁的感觉时说:"这就像失去了一位亲人。"

康普顿望远镜主要用来探测宇宙中的伽马射线，那是一种能量很强的不可见光，在地球上很难探测到。除了康普顿，已在地球轨道上的钱德拉X射线望远镜、哈勃太空望远镜以及将于2001年升空的红外望远镜，共同构成了大型太空望远镜阵列，继续观察着神秘莫测的宇宙深处……

康普顿是人类当之无愧的"宇宙侦察英雄"。它曾探测到太阳耀斑余辉、高能量宇宙伽马射线爆丛、银河系中央高达2940光年的反物质"喷泉"、可能由小型黑洞组成的一群奇特而强大的伽马射线源……它被投入使用后，人类改变了对宇宙的整体认识。天文学家先前曾认为伽马射线爆发只能在银河系中才能探测到，而康普顿升空数月后，科学家证明伽马射线源可能位于宇宙的四面八方。

1991年4月5日，康普顿太空望远镜 随"亚特兰蒂斯号"航天飞机升空，7日进入轨道。在9年的宇宙旅行中，康普顿写出了一本厚厚的功劳簿。2000年5月30日，这只人类在外层空间最犀利的"眼睛"开始了回家的路程，并于200

0年6月4日在人工控制下溅落太平洋。

按照计划，整个下降过程分4个阶段。当地时间30日，美国宇航局设在马里兰州格林贝尔特的戈达德航天飞行中心向康普顿发送信号，点燃康普顿内部的发动机。第二次发动机点火在31日进行，6月4日将进行最后两次发动机点火。这一系列操作将使康普顿脱离距地面510公里的运行轨道。

根据测算，康普顿将在距地面84公里的高度开始分裂。如果进展顺利，康普顿望远镜的大部分物质将在大气中烧毁，遗骸将溅落到夏威夷东南400公里处的太平洋里。据称，数百个碎片将散落在1550公里长和26公里宽的区域里，有30~40个主要碎片的重量会在18公斤以上。

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康普顿散射与光电效应不同。光电效应中光子本身消失，能量完全转移给电子;康普顿散射中光子只是损失掉一部分能量。光电效应发生在束缚得最紧的内层电子上;康普顿散射则总是发生在束缚得最松的外层电子上。分析一下散射光子和反冲电子的能量与散射角的关系。入射光子能量为Er=hv，，动量为hv/c，碰撞后，散射光子的能量为Er=hv'，动量为hv'/c，反冲电子的动能为Ee，总能量为E，动量为P。从(2.2.8)、(2.2.9)和(2.2.10)式可以看出:

⒈当散射角θ=0°时，散射光子能量Er=Er'，达到最大值.这时反冲电子的能量Ee=0.这就是说，在这种情况下入射光子从电子近旁掠过，未受到散射，所以光子能量没有损失。

⒉当θ=180°时，入射光子与电子对心碰撞后，沿相反方向散射出来，而反冲电子沿着入射光子方向飞出，这种情况称反散射。这时散射光子能量最小，即Er'min=Er/(1+2Er/m0c2)此式可以推断出，即使入射光子的能量变化很大，反散射光子的能量都在200KeV左右。这也是能谱上容易辨认反散射峰的一个原因。发生康普顿效应时，散射光子可以向各个方向散射。对于不同方向的散射光子，其对应的反冲电子能量也不同。因而即使入射γ光子的能量是单一的，反冲电子的能量却是随散射角连续变化的。理论计算和实验都表明入射光子的康普顿反冲电子能谱。电子对效应是γ光子从原子核旁经过时，在原子核的库仑场作用下，γ光子转化为一个正电子和一个负电子的过程。根据能量守恒定律，只有当入射光子能量hv大于2m0c2，即hv>1.02MeV时，才能发生电子对效应。