IV 将来のミッションと展望

新しい望遠鏡の開発は、角度とスペクトルの分解能を改善し、感度を高めることを第一の目標としている。 ガンマ線領域では、これは必ず、検出媒体内の光子相互作用の位置とエネルギー位置の決定の改善につながるものである。 相互作用するガンマ線の特性をより正確に決定することは、真の天体事象が背景の相互作用と混同される可能性が低くなるため、バックグラウンド率の低下に直結する。 現在開発中のほぼすべてのガンマ線望遠鏡は、新しい検出器技術を利用することで、これらの相互作用測定の向上を目指しています。 例えば、シリコン、ゲルマニウム、CdZnTeなどの新しく開発された半導体ストリップ検出器やピクセル検出器を使用すると、検出器材料内の空間およびエネルギー分解能が大幅に向上します。 このような高感度な小型デバイスを、新しい大面積の装置に組み込むために十分な量と信頼性を確保し、合理的に購入できるコストで製造することが、引き続き課題となっている。 高エネルギー望遠鏡に共通するもう一つの特徴は、マルチチャンネル検出器システムで処理・記録しなければならないデータ信号の数が多いことである。 高エネルギー観測装置の効率的な運用には、VLSI (Very Large Scale Integration) 技術を用いたカスタムASIC (Application-Specific Integrated Circuit) 設計の利用拡大が不可欠である。 幸いなことに、計算速度とデータ記憶容量は安定したペースで増加し続けており、実験家は装置の設計においてこれらの新しい能力を迅速に利用することができる。 その中でも重要なのは、国際ガンマ線天体物理学研究所（INTEGRAL）で、欧州宇宙機関（ESA）のミッションで、ロシアとNASAも参加している。 INTEGRALは2002年に打ち上げられ、15 kevから10 MeVのエネルギー範囲で高分解能の分光観測（E/ΔE ∼ 500）とイメージング（∼ 12″ FWHM）を行う予定である。 INTEGRALにはSPI分光器とIBIS撮像器の2つのガンマ線観測装置があり、どちらも正確な線源同定のためにコード化された開口望遠鏡として運用されています。 SPIは高純度ゲルマニウム検出器、IBISはCdTe素子のフロント層とCsIピクセルからなるセカンド層の2つの検出器平面を使用しています。 また、広帯域観測の必要性から、インテグラルには2台のコード化開口X線モニタ（JEM-X）、光学モニタカメラ（OMC）も搭載されています。

2005年にNASAが打ち上げる予定のガンマ線大面積宇宙望遠鏡（GLAST）は、大きな成功を収めたCGRO EGRET実験に続くミッションとなる。 GLASTの感度は20MeVから300Gevまでで、EGRETの感度をはるかに超え、観測の難しいGev領域をカバーすることが期待されています。 GLASTでは、以前のペアプロダクション望遠鏡で使われていたスパークチャンバーグリッドの代わりに、より現代的な粒子追跡技術（シリコンストリップ検出器）が採用されます。 GLASTは大視野（約2 sr）を持ち、EGRETと比較してフラックス感度で30倍、点源探査能力で10倍向上する。 GLASTはまた、ガンマ線バーストモニターを搭載します。

ガンマ線バーストの研究のために特別に設計されたミッションには、HETE-2とSwiftがあります。 高エネルギー過渡現象実験2号機（HETE-2）は2000年に打ち上げられ、2001年初めに運用が開始されました。 この衛星には、全方位型ガンマ線分光器、広視野X線モニタ、軟X線カメラの3つの科学観測装置が搭載されています。 HETE-2ミッションの主な目的は、ガンマ線バーストをすばやく正確に特定し、その座標を数秒以内に地上の観測所に伝え、深い相手方を探索することです。 最近選ばれたSwiftミッション（2003年打ち上げ予定）も、BeppoSAXやHETE-2と同様に、ガンマ線バーストの多波長研究を行う予定です。 Swiftは、鳥の名前と同じように、ガンマ線バーストの位置を約1-4′の精度で迅速に特定し、座標を約15秒以内に地上に送信して、後続の探査を行います。 また、スウィフトはX線と紫外線/光学望遠鏡による観測を行うために急速に方向転換することができ、残光の特性を研究し、位置を秒角のレベルで固定し、赤方偏移スペクトル測定によって距離を決定するために使用される予定です。 HESSIは太陽周期のピークである2001年に打ち上げられる予定で、冷却された高純度ゲルマニウム検出器を用いて、3 kevから20 MeVまでのエネルギー範囲における核線とその下の制動放射連続体の高解像度分光計測を行う予定です。 HESSIは、回転する変調コリメータを用いて、太陽全体を約2″-36″の分解能でフーリエ変換イメージングする予定です。 また、HESSIは非シールド型であるため、放射性26Alによる銀河拡散線（1.809MeV）や陽電子消滅（0.511MeV）の測定など、太陽以外の観測も可能である。 その装置の中には、ガンマ線スペクトロメーターと2つの中性子検出器があります。 これらは火星表面の全容解明と元素組成の決定に使用される。

他のガンマ線実験とミッションは、高エネルギー分野の科学者からなる NASA の諮問委員会、ガンマ線天文学プログラム・ワーキンググループにより、優先度の高いものとして認識されています。 将来の開発に対する彼らの勧告の中には、スペクトルの MeV 領域に適用するための最新の検出器技術を採用した先進的なコンプトン望遠鏡が含まれている。 ガンマ線望遠鏡は比較的低い光源フラックスと高い装置バックグラウンドのために長い露出を必要とするが、典型的な気球飛行の期間は残念ながらかなり限られている（せいぜい数日）。 この欠点に対処するため、NASAは最近、超長時間気球（ULDB）プロジェクトを開始しました。100日間の世界一周飛行を計画し、科学機器の上空滞在時間を大幅に延長する予定です。 ULDB プログラムは、本格的な宇宙ミッションに代わる魅力的で低コストの代替手段であると同時に、より長時間露出する気球飛行の切望された機会を提供する。

TeV ガンマ線の地上航空チェレンコフ研究に活発に取り組んでいる共同研究の中には、主に光学収集領域の拡大を通じて既存の施設を改良する多くの取り組みも行われている。 おそらく最も野心的なものは、アメリカに7台の10m望遠鏡のアレイを計画するVERITASコラボレーション、ナミビアに4〜16台の12mクラスの望遠鏡を建設するドイツ・フランス・イタリアのHESSグループ、口径17mの望遠鏡を持つドイツ・スペインMAGICプロジェクト、オーストラリアに4台の10m望遠鏡を持つ日本のスーパーCANGAROOのアレイのものである。 これに関連して、MILAGROプロジェクトでは、米国ニューメキシコ州に広視野の水チェレンコフ検出器を建設し、TeVの測定に取り組んでいる。 MILAGROはカバー付きの光密封型検出器であるため、1日24時間稼働させることができるという利点もある

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