中國科學(xué)院紫金山天文臺牽頭，聯(lián)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院近代物理研究所、中國科學(xué)院國家天文臺、臨沂大學(xué)等(以下簡稱“VLAST合作組”)，提出了甚大面積伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡(VLAST)計劃。VLAST是下一代旗艦型空間伽馬射線望遠(yuǎn)鏡，致力于引領(lǐng)下一個十年基于GeV伽馬射線的暗物質(zhì)間接探測及時域天文研究。
 

　　VLAST合作組開展了甚大面積伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡VLAST的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和原型樣機(jī)研制。2023年和2024年，紫金山天文臺研究員郭建華、副研究員李翔分別帶隊前往歐洲核子中心，對樣機(jī)開展了高能電子、質(zhì)子、核素和伽馬光子等系列束流試驗，完成了探測器的性能驗證。
 

　　VLAST合作組針對探測需求，聚焦粒子鑒別、徑跡探測、能量測量等三類關(guān)鍵技術(shù)，突破了高效反符合探測器和超大動態(tài)范圍能量精確測量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高信噪比的單面硅微條探測器的自主研制。實(shí)驗室測試結(jié)果表明，反符合探測器采用波長位移光纖實(shí)現(xiàn)低噪聲的均勻讀出，對單電荷最小電離粒子(MIPs)探測效率達(dá)到99.93%以上；單面硅微條徑跡探測器位置分辨優(yōu)于40μm；高顆粒度大動態(tài)范圍的量能器探測單元實(shí)現(xiàn)了200萬倍大動態(tài)范圍的能量精確測量。探測器的探測效率、位置分辨、動態(tài)范圍等指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)。
 

　　基于前期的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，VLAST合作組完成了第一版原型樣機(jī)研制，并于2023年9月至10月、2024年5月至6月累計完成了5周的探測器束流試驗。束流試驗分別在歐洲核子中心Proton Synchrotron束流區(qū)和Super Proton Synchrotron束流區(qū)進(jìn)行，完成了0.5-200 GeV的電子、150 GeV/核子的核素和0.5-4GeV的伽馬光子的試驗。試驗獲得逾3千萬事例。同時，該工作利用不同種類、能量的粒子對探測器進(jìn)行了系統(tǒng)性測試。
 

　　VLAST合作組通過一系列束流試驗，初步驗證了VLAST相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。進(jìn)一步，束流試驗結(jié)果表明，探測器的新技術(shù)研發(fā)達(dá)到了預(yù)期效果，為推進(jìn)VLAST計劃奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
 

　　研究工作得到國家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項目和國家重大科研儀器研制項目(自由申請)、中國科學(xué)院科研儀器設(shè)備研制關(guān)鍵技術(shù)團(tuán)隊項目、中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊計劃等的支持。