“暗物(wu)(wu)質粒子探測衛星”計劃(hua)屬(shu)于中(zhong)國(guo)科(ke)(ke)學(xue)(xue)院“空間科(ke)(ke)學(xue)(xue)戰略性先導科(ke)(ke)技專項(xiang)”，由中(zhong)國(guo)科(ke)(ke)學(xue)(xue)院紫金山天(tian)(tian)文臺暗物(wu)(wu)質與空間天(tian)(tian)文研究(jiu)(jiu)(jiu)部、中(zhong)國(guo)科(ke)(ke)學(xue)(xue)技術(shu)大學(xue)(xue)、中(zhong)國(guo)科(ke)(ke)學(xue)(xue)院近代物(wu)(wu)理(li)研究(jiu)(jiu)(jiu)所和中(zhong)國(guo)科(ke)(ke)學(xue)(xue)院高能(neng)物(wu)(wu)理(li)研究(jiu)(jiu)(jiu)所等合(he)作研發。
“悟空(kong)”是世(shi)界(jie)上觀測能(neng)段范圍最寬、能(neng)量分辨(bian)率最優的(de)暗(an)物質粒子探測衛(wei)星，超過國際上所有同類探測器。它將在太空(kong)中開展高能(neng)電子及高能(neng)伽馬射線探測任務，探尋(xun)暗(an)物質存(cun)在的(de)證據，研究暗(an)物質特性與空(kong)間分布規(gui)律。
主要目的(de)：去(qu)太空(kong)尋(xun)找暗物(wu)質存(cun)在證據，尋(xun)找暗物(wu)質粒(li)子，探尋(xun)宇(yu)宙射線起源并(bing)觀(guan)測高能(neng)伽馬射線，有望在物(wu)理學(xue)與天(tian)文學(xue)前沿帶來(lai)新的(de)重大(da)突破(po)。
主(zhu)要本(ben)領：探測(ce)電子，光子和(he)宇宙射線（質子和(he)重(zhong)離子）。
主要構成：一個塑(su)料閃爍(shuo)探測器(qi)(qi)（PSD）、硅微條（STK）、鎢板、電磁量能器(qi)(qi)（BGO）和(he)中子探測器(qi)(qi)。
PSD用作(zuo)反符(fu)合，由(you)兩(liang)(liang)層塑料閃爍體條組成(cheng)(cheng)；STK由(you)6個(ge)徑(jing)跡雙(shuang)層，每(mei)個(ge)由(you)正(zheng)交擺放的(de)(de)兩(liang)(liang)個(ge)單面硅條組成(cheng)(cheng)；有(you)三層厚度(du)均為1mm的(de)(de)鎢板，插在硅微(wei)條的(de)(de)第2、3、4層前面，用作(zuo)光子轉換；BGO有(you)14層，每(mei)層22根，相鄰兩(liang)(liang)層正(zheng)交排列，用來測量(liang)射線的(de)(de)能量(liang)；中子探測器加在量(liang)能器的(de)(de)底部。BGO量(liang)能器和(he)STK總(zong)共大約33個(ge)輻射長(chang)度(du)，是(shi)空間里(li)最深的(de)(de)量(liang)能器。
各自作用：
塑料(liao)閃爍體(ti)探測器：區分電(dian)荷。電(dian)子和光子打進來，是不(bu)同的。
Si陣列探測(ce)器：測(ce)量宇宙線的方(fang)向和電荷。
BGO量能器：最為重要，測量宇宙線的能量。
中子(zi)(zi)(zi)探測器：區分質子(zi)(zi)(zi)和電(dian)子(zi)(zi)(zi)。質子(zi)(zi)(zi)打(da)進(jin)來(lai)的(de)話，在底端(duan)會產生(sheng)(sheng)很多中子(zi)(zi)(zi)，而高能(neng)宇宙線的(de)電(dian)子(zi)(zi)(zi)打(da)進(jin)來(lai)，產生(sheng)(sheng)的(de)中子(zi)(zi)(zi)很少。同時，不同能(neng)量產生(sheng)(sheng)的(de)簇(cu)射的(de)大(da)小也(ye)不同。
DAMPE可以以前(qian)所未(wei)有的靈敏度和能(neng)量范圍探測(ce)電子(zi)，光(guang)(guang)子(zi)和宇(yu)宙射線（質子(zi)和重離(li)子(zi)）。對(dui)(dui)于(yu)(yu)電子(zi)和光(guang)(guang)子(zi)，探測(ce)范圍是5GeV-10TeV，在800GeV的能(neng)量分(fen)(fen)辨率(lv)為(wei)1%。對(dui)(dui)于(yu)(yu)宇(yu)宙射線，探測(ce)范圍為(wei)100GeV-100TeV能(neng)區，在800GeV的能(neng)量分(fen)(fen)辨率(lv)優于(yu)(yu)40%。對(dui)(dui)于(yu)(yu)電子(zi)和光(guang)(guang)子(zi)，幾何(he)因子(zi)是約0.3 mSR，對(dui)(dui)于(yu)(yu)宇(yu)宙射線大(da)約0.2 mSR。100 GeV的角分(fen)(fen)辨率(lv)為(wei)0.1°。
一是(shi)(shi)暗物(wu)質(zhi)間(jian)接探測，也(ye)是(shi)(shi)最主要的(de)；二是(shi)(shi)尋(xun)找宇宙射線的(de)起源(yuan)；三是(shi)(shi)伽馬(ma)射線天(tian)體物(wu)理。
高能(neng)(neng)(neng)宇宙(zhou)射線(xian)指的(de)(de)(de)是來自宇宙(zhou)中(zhong)(zhong)具有相當(dang)大能(neng)(neng)(neng)量(liang)的(de)(de)(de)帶(dai)電粒子流，1912年由德國科學家韋克多·漢(han)斯(si)發現。他制作了一(yi)個電離(li)(li)室，用(yong)于(yu)測(ce)(ce)(ce)量(liang)空氣中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)電離(li)(li)度(du)（空氣中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)帶(dai)電粒子數量(liang)）。同(tong)時(shi)期也(ye)有其(qi)他的(de)(de)(de)科學家制作電離(li)(li)室，漢(han)斯(si)的(de)(de)(de)創新之處(chu)在于(yu)，他將電離(li)(li)室放在熱氣球上，這樣在放飛(fei)前，能(neng)(neng)(neng)測(ce)(ce)(ce)量(liang)出(chu)地(di)面的(de)(de)(de)電離(li)(li)度(du)，放飛(fei)后，能(neng)(neng)(neng)測(ce)(ce)(ce)量(liang)出(chu)不同(tong)海拔高度(du)的(de)(de)(de)電離(li)(li)度(du)。而(er)漢(han)斯(si)的(de)(de)(de)測(ce)(ce)(ce)量(liang)結果顯示：海拔越高，電離(li)(li)度(du)越大。
這說明帶電(dian)粒子并不(bu)是(shi)地球(qiu)(qiu)產(chan)生的(de)，否(fou)則不(bu)會(hui)越(yue)遠(yuan)離(li)地面，電(dian)離(li)度(du)越(yue)高。也(ye)就是(shi)說，宇宙空間會(hui)產(chan)生帶電(dian)粒子，再打到(dao)地球(qiu)(qiu)上。
宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)線(xian)產(chan)生(sheng)后，在銀河(he)系(xi)傳播的(de)(de)過程中，有(you)一定(ding)的(de)(de)幾率逃脫銀河(he)系(xi)，跑(pao)到宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)空(kong)(kong)間(jian)去，這樣宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)線(xian)的(de)(de)能量就會(hui)越(yue)(yue)來越(yue)(yue)低。但實(shi)際上宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)線(xian)的(de)(de)能量是比(bi)較穩定(ding)的(de)(de)。這是因為宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)線(xian)有(you)源(yuan)頭，宇(yu)宙(zhou)(zhou)(zhou)線(xian)的(de)(de)源(yuan)頭一般認為是超(chao)新星的(de)(de)爆發(fa)。當超(chao)新星爆炸的(de)(de)時候，會(hui)將自(zi)身的(de)(de)高(gao)能量粒子，例(li)如氫(qing)核、氦核，以非常高(gao)的(de)(de)速度拋射到星系(xi)空(kong)(kong)間(jian)中。
測(ce)(ce)量(liang)高能(neng)宇(yu)(yu)宙射線(xian)有可能(neng)發現暗(an)物(wu)(wu)質(zhi)，這(zhe)(zhe)是因為(wei)宇(yu)(yu)宙線(xian)的(de)(de)(de)源(yuan)頭一(yi)般認為(wei)是超新星(xing)爆(bao)發，而如果暗(an)物(wu)(wu)質(zhi)存在的(de)(de)(de)話，暗(an)物(wu)(wu)質(zhi)湮滅的(de)(de)(de)時候產生的(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙線(xian)，就(jiu)(jiu)(jiu)成為(wei)了宇(yu)(yu)宙線(xian)的(de)(de)(de)額外來(lai)源(yuan)，這(zhe)(zhe)時候探測(ce)(ce)到的(de)(de)(de)宇(yu)(yu)宙線(xian)會不同于(yu)標準模(mo)型，多出(chu)(chu)來(lai)的(de)(de)(de)一(yi)部分可能(neng)來(lai)源(yuan)于(yu)暗(an)物(wu)(wu)質(zhi)湮滅或者(zhe)衰變，對這(zhe)(zhe)多出(chu)(chu)的(de)(de)(de)一(yi)部分進行探測(ce)(ce)，就(jiu)(jiu)(jiu)是暗(an)物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)間接探測(ce)(ce)。由諾貝爾物(wu)(wu)理(li)(li)學(xue)獎獲得(de)者(zhe)丁肇中主持的(de)(de)(de)AMS項目(mu)中的(de)(de)(de)暗(an)物(wu)(wu)質(zhi)粒子探測(ce)(ce)衛(wei)星(xing)AMS-2，就(jiu)(jiu)(jiu)是應(ying)用(yong)的(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)一(yi)原(yuan)理(li)(li)。我國的(de)(de)(de)暗(an)物(wu)(wu)質(zhi)粒子探測(ce)(ce)衛(wei)星(xing)也是一(yi)個宇(yu)(yu)宙線(xian)探測(ce)(ce)器，就(jiu)(jiu)(jiu)是應(ying)用(yong)這(zhe)(zhe)類機(ji)制來(lai)探測(ce)(ce)暗(an)物(wu)(wu)質(zhi)。
空間(jian)探測(ce)宇(yu)宙(zhou)線(xian)主要測(ce)量(liang)宇(yu)宙(zhou)線(xian)粒子的(de)電(dian)荷(he)、能(neng)量(liang)和入(ru)射方向，其中(zhong)測(ce)量(liang)電(dian)荷(he)包括電(dian)荷(he)的(de)大小與正(zheng)(zheng)負(fu)。電(dian)荷(he)正(zheng)(zheng)負(fu)的(de)測(ce)量(liang)是最困難的(de)，必須借助于磁(ci)場(chang)才能(neng)實(shi)現。磁(ci)譜儀可以測(ce)量(liang)宇(yu)宙(zhou)線(xian)在其磁(ci)場(chang)中(zhong)的(de)偏(pian)轉(zhuan)，進(jin)而判(pan)定入(ru)射宇(yu)宙(zhou)線(xian)的(de)電(dian)荷(he)。磁(ci)譜儀造價昂貴，現在仍(reng)在空間(jian)運行的(de)探測(ce)器只(zhi)有AMS-02。Fermi-LAT、CALET和DAMPE這3個探測(ce)器都利用量(liang)能(neng)器來測(ce)量(liang)宇(yu)宙(zhou)線(xian)的(de)能(neng)量(liang)，而不測(ce)量(liang)電(dian)荷(he)的(de)正(zheng)(zheng)負(fu)。
DAMPE即“悟空(kong)(kong)(kong)”是中國(guo)第1個空(kong)(kong)(kong)間高(gao)(gao)能(neng)(neng)粒(li)子探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)器，經過全球征(zheng)名(ming)活動(dong)，最終命名(ming)為(wei)“悟空(kong)(kong)(kong)”，寓意用《西游記》中火眼金睛的(de)“悟空(kong)(kong)(kong)”尋找難(nan)以察(cha)覺的(de)暗物質存在(zai)的(de)證據。“悟空(kong)(kong)(kong)”已于(yu)2015年12月(yue)17日(ri)發射升空(kong)(kong)(kong)，是世界上迄今為(wei)止(zhi)觀測(ce)(ce)能(neng)(neng)段范圍最寬(kuan)、能(neng)(neng)量(liang)分辨(bian)率(lv)最優(you)的(de)空(kong)(kong)(kong)間探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)器，其(qi)觀測(ce)(ce)能(neng)(neng)段是國(guo)際空(kong)(kong)(kong)間站阿(a)爾(er)法磁譜儀的(de)10倍，能(neng)(neng)量(liang)分辨(bian)比國(guo)際同(tong)類探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)器高(gao)(gao)3倍以上。在(zai)軌運(yun)行狀態穩定，數據源源不斷地獲取了大量(liang)數據。DAMPE是以中國(guo)為(wei)主，瑞(rui)士和(he)意大利參與共同(tong)研發完成(cheng)的(de)。DAMPE主要(yao)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)電子宇宙(zhou)射線、高(gao)(gao)能(neng)(neng)伽瑪(ma)射線和(he)高(gao)(gao)達PeV的(de)核(he)素宇宙(zhou)射線。它具有(you)能(neng)(neng)量(liang)分辨(bian)率(lv)高(gao)(gao)，測(ce)(ce)量(liang)能(neng)(neng)量(liang)范圍大和(he)本(ben)底抑(yi)制能(neng)(neng)力強三大優(you)點。
DAMPE的(de)性能(neng)優勢和它的(de)結構設計(ji)緊密相關。暗物(wu)質(zhi)粒(li)子探(tan)(tan)(tan)測(ce)衛星的(de)探(tan)(tan)(tan)測(ce)器(qi)由4部分(fen)組成，分(fen)別是(shi)：塑閃陣列(lie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)器(qi)、硅陣列(lie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)器(qi)、BGO量(liang)能(neng)器(qi)以及中(zhong)子探(tan)(tan)(tan)測(ce)器(qi)。
塑閃陣(zhen)(zhen)列探(tan)測器的(de)主要(yao)功能(neng)是測量入射(she)宇宙線的(de)電荷以區(qu)(qu)分不同(tong)核素，也有可區(qu)(qu)分高能(neng)電子和伽(jia)瑪射(she)線。高能(neng)帶電粒子在穿過(guo)塑料閃爍體時(shi)，通(tong)過(guo)電離和發射(she)輻射(she)（光子）的(de)方式損失能(neng)量。沉積的(de)能(neng)量轉化為熒光，被兩端的(de)光電倍(bei)增管轉化為電信號(hao)，經(jing)倍(bei)增電極放大后(hou)讀出。塑閃陣(zhen)(zhen)列探(tan)測器主要(yao)由蘭州近代(dai)物(wu)理研(yan)究所(suo)負(fu)責研(yan)制。
硅(gui)陣(zhen)列(lie)探(tan)(tan)測(ce)器(qi)的(de)主要(yao)功能(neng)是(shi)測(ce)量(liang)入(ru)射(she)(she)(she)宇宙線(xian)粒子(zi)(zi)的(de)方向和電荷。硅(gui)陣(zhen)列(lie)探(tan)(tan)測(ce)器(qi)由(you)6大(da)層(ceng)(ceng)硅(gui)微條探(tan)(tan)測(ce)器(qi)上(shang)下(xia)層(ceng)(ceng)疊排布(bu)而(er)成。同時(shi)在(zai)第(di)1/2、2/3和3/4層(ceng)(ceng)之間各有一塊(kuai)鎢(wu)板(ban)。高能(neng)光(guang)子(zi)(zi)在(zai)穿過鎢(wu)板(ban)時(shi)以較高的(de)概率轉化為(wei)正(zheng)負電子(zi)(zi)對。所以光(guang)子(zi)(zi)和電子(zi)(zi)在(zai)量(liang)能(neng)器(qi)中(zhong)的(de)信(xin)號(hao)是(shi)一致的(de)。如果(guo)在(zai)第(di)一層(ceng)(ceng)沒有記錄(lu)到帶電粒子(zi)(zi)的(de)信(xin)號(hao)，但在(zai)下(xia)面幾層(ceng)(ceng)記錄(lu)到信(xin)號(hao)，則入(ru)射(she)(she)(she)粒子(zi)(zi)為(wei)伽瑪射(she)(she)(she)線(xian)。硅(gui)陣(zhen)列(lie)探(tan)(tan)測(ce)器(qi)是(shi)由(you)中(zhong)國科(ke)學(xue)院高能(neng)物理研究所、日內瓦大(da)學(xue)、佩魯賈(jia)大(da)學(xue)等(deng)單位共同研制的(de)。
BGO量能器(qi)是(shi)(shi)(shi)探測(ce)器(qi)最核(he)心的(de)(de)(de)組成部(bu)分，其功能是(shi)(shi)(shi)測(ce)量宇(yu)宙線粒子的(de)(de)(de)能量，并(bing)可(ke)區分宇(yu)宙線中電子與質子。BGO晶體(ti)是(shi)(shi)(shi)一種無(wu)(wu)色透明(ming)的(de)(de)(de)沒有激活劑的(de)(de)(de)純無(wu)(wu)機閃爍體(ti)，是(shi)(shi)(shi)核(he)物理實驗中常(chang)用(yong)的(de)(de)(de)一種閃爍體(ti)材料。暗物質粒子探測(ce)衛星所(suo)使用(yong)的(de)(de)(de)BGO晶體(ti)是(shi)(shi)(shi)由上海硅酸鹽研(yan)究所(suo)專門設計開發的(de)(de)(de)。BGO量能器(qi)的(de)(de)(de)數據讀(du)出系統有高(gao)達8萬路(lu)的(de)(de)(de)電子學(xue)信號通道（也就是(shi)(shi)(shi)整個探測(ce)器(qi)有8萬路(lu)電子信號輸出；而(er)且這(zhe)8萬條電子學(xue)信號通道要在(zai)1立方(fang)米這(zhe)樣小的(de)(de)(de)范圍內布局(ju)完成，難度(du)很大）。
中(zhong)子(zi)(zi)探測(ce)器(qi)測(ce)量(liang)的是宇宙(zhou)線粒子(zi)(zi)在探測(ce)器(qi)上面3層中(zhong)產生的次級(ji)中(zhong)子(zi)(zi)。高(gao)能(neng)電子(zi)(zi)主(zhu)要是電磁(ci)簇(cu)射，產生的中(zhong)子(zi)(zi)數目很少，但是質子(zi)(zi)和(he)其他核素還會發生強子(zi)(zi)簇(cu)射，從而(er)產生大量(liang)的高(gao)能(neng)中(zhong)子(zi)(zi)。根據這種(zhong)效應，可以進一步區(qu)分(fen)宇宙(zhou)線的電子(zi)(zi)和(he)質子(zi)(zi)。中(zhong)子(zi)(zi)探測(ce)器(qi)主(zhu)要由(you)中(zhong)國科學院紫(zi)金(jin)山天文(wen)臺(tai)負責(ze)研制。
與國(guo)際上其它暗(an)物質探(tan)測衛星相比，有三個顯著優勢。
一是能(neng)夠測(ce)(ce)量(liang)的宇(yu)宙線(xian)的能(neng)量(liang)非常(chang)高，可(ke)以測(ce)(ce)量(liang)到104個GeV；二是能(neng)量(liang)分辨率高，可(ke)以達到1%左右(you)，測(ce)(ce)得比(bi)較準；三是測(ce)(ce)量(liang)能(neng)量(liang)的本底比(bi)較低，也就是區分電子和質子的能(neng)力非常(chang)強。
暗(an)物(wu)質粒子探測(ce)衛(wei)星(xing)(xing)是中(zhong)國(guo)第1顆空間天文衛(wei)星(xing)(xing)，它在(zai)暗(an)物(wu)質間接(jie)探測(ce)方面具(ju)有較強的國(guo)際競爭(zheng)力，大(da)(da)大(da)(da)提(ti)升(sheng)了(le)我國(guo)暗(an)物(wu)質探測(ce)水(shui)平。DAMPE的主要科學目標有3個：暗(an)物(wu)質間接(jie)探測(ce)、宇宙(zhou)線(xian)物(wu)理和伽馬射(she)線(xian)天文。DAMPE已于(yu)2015年2月17日發射(she)升(sheng)空。在(zai)軌運(yun)行狀態穩定，已獲取了(le)大(da)(da)量數據。
DAMPE可(ke)以準確(que)測量(liang)宇宙(zhou)線(xian)正負(fu)電子的(de)(de)能譜(pu)，有(you)(you)望完整測量(liang)“超(chao)出”的(de)(de)截斷(duan)(duan)行為。宇宙(zhou)線(xian)正負(fu)電子“超(chao)出”的(de)(de)起(qi)源(yuan)有(you)(you)暗物質(zhi)和(he)天(tian)體物理過程兩(liang)類模型，所預言的(de)(de)“超(chao)出”的(de)(de)截斷(duan)(duan)行為有(you)(you)顯著差異。現有(you)(you)的(de)(de)數據因為只覆(fu)蓋了相對(dui)較低(di)的(de)(de)能段部分(fen)，還無法進行有(you)(you)效區(qu)分(fen)這兩(liang)類模型。DAMPE有(you)(you)望準確(que)測量(liang)“超(chao)出”截斷(duan)(duan)處的(de)(de)能譜(pu)，區(qu)分(fen)起(qi)源(yuan)模型。此(ci)外，DAMPE還將首次(ci)在空間得到1~10 TeV的(de)(de)電子宇宙(zhou)射(she)線(xian)的(de)(de)能譜(pu)、發現或限(xian)制鄰近的(de)(de)高能電子射(she)線(xian)源(yuan)。
DAMPE由于優秀的(de)能量(liang)分辨(bian)(bian)率(lv)，在伽馬射線線譜(pu)的(de)搜尋(xun)上有望取得突破。因為對于線譜(pu)結(jie)構(gou)，能量(liang)分辨(bian)(bian)率(lv)差的(de)話信號容易淹沒(mei)在背景(jing)噪聲之中。在高(gao)能量(liang)分辨(bian)(bian)率(lv)的(de)數(shu)據中卻會表現為非(fei)常(chang)“尖”的(de)結(jie)構(gou)。因此能量(liang)分辨(bian)(bian)率(lv)越(yue)高(gao)，就越(yue)有可能在數(shu)據中找(zhao)到線譜(pu)結(jie)構(gou)。
DAMPE能夠測量高(gao)達100 TeV的(de)(de)核子宇宙線(xian)(xian)(xian)。地面(mian)宇宙線(xian)(xian)(xian)實驗測量能段偏高(gao)，且(qie)難以(yi)準確區分宇宙線(xian)(xian)(xian)的(de)(de)各種組分。DAMPE可以(yi)實現地面(mian)探測和空間探測在能譜上的(de)(de)銜接，并且(qie)能夠區分宇宙線(xian)(xian)(xian)組分。
天文(wen)觀測表明，宇宙(zhou)中最重要(yao)的(de)成分是(shi)暗(an)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)和暗(an)能量(liang)，暗(an)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)占宇宙(zhou)25%，暗(an)能量(liang)占70%，通(tong)(tong)常所觀測到的(de)普通(tong)(tong)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)只占宇宙(zhou)質(zhi)(zhi)量(liang)5%。此前，常進與外(wai)國同行合作發現一些不(bu)明來(lai)歷的(de)高能電子可能是(shi)暗(an)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)粒子湮滅的(de)證據。
為(wei)了(le)(le)進(jin)(jin)一(yi)步追尋(xun)(xun)暗(an)物(wu)質的(de)蹤跡，常(chang)進(jin)(jin)的(de)科研(yan)團隊提出了(le)(le)研(yan)制(zhi)“暗(an)物(wu)質粒(li)子(zi)(zi)探(tan)測(ce)(ce)衛(wei)星”計劃，得(de)到了(le)(le)科技部(bu)和(he)中(zhong)科院(yuan)的(de)支持。常(chang)進(jin)(jin)介紹，在(zai)茫茫宇宙中(zhong)尋(xun)(xun)找(zhao)暗(an)物(wu)質并(bing)非易事，傳統方法是采(cai)用(yong)大型探(tan)測(ce)(ce)器(qi)。如(ru)諾貝(bei)爾(er)獎獲得(de)者丁(ding)肇中(zhong)教授研(yan)制(zhi)的(de)阿(a)爾(er)法磁譜儀2號，探(tan)測(ce)(ce)器(qi)重達7噸。而(er)我(wo)國正在(zai)研(yan)制(zhi)的(de)“暗(an)物(wu)質粒(li)子(zi)(zi)探(tan)測(ce)(ce)衛(wei)星”，耗資少(shao)，重量輕，希望能在(zai)暗(an)物(wu)質探(tan)測(ce)(ce)領域取(qu)得(de)突破(po)。
占宇宙(zhou)95%以上的(de)暗(an)物質和暗(an)能量由萬有(you)引力定律證實(shi)存在，卻從未被直(zhi)接(jie)觀測到。暗(an)物質粒(li)子的(de)探(tan)測是國(guo)際科學前沿競爭最(zui)為激(ji)烈的(de)研(yan)究領(ling)域(yu)。包括我國(guo)在內的(de)世界各國(guo)正在籌(chou)建或實(shi)施多個(ge)暗(an)物質探(tan)測實(shi)驗項目(mu)，其研(yan)究成(cheng)果可能帶來(lai)基礎(chu)科學領(ling)域(yu)的(de)重大突(tu)破。
據介紹，“悟空(kong)”由四個(ge)有(you)(you)效載荷組成，分別是塑閃列陣(zhen)探(tan)測(ce)器、硅列陣(zhen)探(tan)測(ce)器、BGO能(neng)量器和(he)中(zhong)子探(tan)測(ce)器。所(suo)有(you)(you)探(tan)測(ce)器及電子設(she)備安裝在1個(ge)立方米的空(kong)間內，技術難度超過了我國(guo)所(suo)有(you)(you)的上天(tian)高能(neng)探(tan)測(ce)設(she)備。
此次(ci)發(fa)射的暗物質(zhi)衛星全部由中科院研制、生產。工程2011年立項，造價1億美元(yuan)，遠低于國外(wai)同類探測器。衛星將(jiang)在軌(gui)運行3年以上，首批科學成果有(you)望在6個月(yue)至1年后發(fa)布(bu)。
用于發射(she)的(de)長征二號丁(ding)運(yun)載火箭(jian)由中國(guo)航天科技集團公司所(suo)屬上海航天技術研(yan)究院抓總研(yan)制，這是(shi)長征系(xi)列運(yun)載火箭(jian)的(de)第221次飛行(xing)。
中科(ke)(ke)(ke)院國家空(kong)間(jian)科(ke)(ke)(ke)學(xue)中心(xin)主任吳季表示，暗物質粒子探(tan)測(ce)衛星(xing)的成(cheng)功發射和在(zai)軌(gui)運行將(jiang)有望推動我(wo)國科(ke)(ke)(ke)學(xue)家在(zai)暗物質探(tan)測(ce)領域(yu)(yu)取得重大(da)突破，對促(cu)進我(wo)國空(kong)間(jian)科(ke)(ke)(ke)學(xue)領域(yu)(yu)的創(chuang)新(xin)發展具有重大(da)意義。
除暗(an)物質衛(wei)星外，我國科(ke)學(xue)(xue)衛(wei)星系列還將陸續發射量子科(ke)學(xue)(xue)實驗(yan)衛(wei)星、實踐十號返回式科(ke)學(xue)(xue)試(shi)驗(yan)衛(wei)星、硬X射線調(diao)制望遠鏡衛(wei)星。
暗物質(zhi)有(you)多火？就連熱門美劇《生活大爆(bao)炸》里的主角(jiao)“謝耳(er)朵”都轉(zhuan)行研究暗物質(zhi)了。
暗物質是(shi)怎(zen)么被發現的(de)？20世紀30年代初，美國加州(zhou)理工(gong)學院的(de)天(tian)體物理學家茲(zi)威基第一個發現，宇宙中可見物質遠(yuan)遠(yuan)不(bu)足以把宇宙連成一片，如果(guo)不(bu)是(shi)存在一種神(shen)秘(mi)而不(bu)可見的(de)物質，星系早就分崩(beng)離析(xi)。
科(ke)學(xue)家把這(zhe)種(zhong)看(kan)不(bu)見的神秘物(wu)質稱為“暗(an)(an)物(wu)質”。到(dao)了20世紀70年代(dai)，多種(zhong)天文觀測，比(bi)如盤(pan)星(xing)系的旋轉(zhuan)曲(qu)線(xian)、星(xing)系團(tuan)X射線(xian)觀測、引力(li)透鏡等(deng)都顯示了暗(an)(an)物(wu)質的存在。但直(zhi)到(dao)現在還沒有確定的暗(an)(an)物(wu)質信號被探測到(dao)。
暗(an)物(wu)質這一概念是瑞士天文學家Fritz Zwick提出(chu)的(de)(de)(de)(de)。他在(zai)研究Coma星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)時候發(fa)現根據(ju)維里定(ding)理(li)計算出(chu)的(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)總質量(liang)要遠(yuan)大(da)于(yu)根據(ju)發(fa)光度(du)(du)計算出(chu)來的(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)團(tuan)質量(liang)，他推測星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)團(tuan)中(zhong)存在(zai)著大(da)量(liang)不(bu)發(fa)光的(de)(de)(de)(de)物(wu)質，并稱之為暗(an)物(wu)質。20世紀70年代，美(mei)國天文學家Vera Rubin等測量(liang)發(fa)現星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)的(de)(de)(de)(de)旋(xuan)轉曲線（也就(jiu)是星(xing)(xing)(xing)(xing)系(xi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)物(wu)質繞中(zhong)心旋(xuan)轉的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)度(du)(du)與到中(zhong)心距離的(de)(de)(de)(de)關系(xi)）發(fa)現大(da)半徑處(chu)的(de)(de)(de)(de)旋(xuan)轉速(su)(su)度(du)(du)遠(yuan)大(da)于(yu)發(fa)光物(wu)質給出(chu)的(de)(de)(de)(de)理(li)論預期。如(ru)果引力理(li)論正(zheng)確的(de)(de)(de)(de)話(hua)，就(jiu)需要引入看不(bu)見的(de)(de)(de)(de)物(wu)質來提供更大(da)的(de)(de)(de)(de)引力以(yi)束縛住速(su)(su)度(du)(du)如(ru)此大(da)的(de)(de)(de)(de)物(wu)質。
盡管暗(an)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)粒子(zi)的(de)(de)(de)確切物(wu)理(li)性(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)仍有(you)待進一步(bu)研(yan)究，一般認為暗(an)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)粒子(zi)具有(you)如(ru)下性(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)：電(dian)中性(xing)、大質(zhi)(zhi)(zhi)量（比(bi)質(zhi)(zhi)(zhi)子(zi)重許(xu)多）、長壽命（顯著長于宇(yu)宙的(de)(de)(de)壽命137億年(nian)）、具有(you)正常引(yin)力(li)相(xiang)互(hu)作用。暗(an)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)粒子(zi)沒有(you)電(dian)磁相(xiang)互(hu)作用和強相(xiang)互(hu)作用，但(dan)可(ke)能具弱相(xiang)互(hu)作用。已知的(de)(de)(de)粒子(zi)中不存在滿足這些性(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)粒子(zi)，這意味著暗(an)物(wu)質(zhi)(zhi)(zhi)粒子(zi)的(de)(de)(de)研(yan)究極可(ke)能帶(dai)來物(wu)理(li)學的(de)(de)(de)革命性(xing)突破(po)。
雖然(ran)科學家們還不知道暗物(wu)質(zhi)究竟由什么構(gou)成，但通過觀測(ce)它(ta)如何影(ying)響普通物(wu)質(zhi)，并模(mo)擬它(ta)的引力效應，還是對它(ta)有了(le)一些(xie)了(le)解：
——宇宙中(zhong)95%以上是暗(an)物質(zhi)(zhi)和暗(an)能(neng)量，暗(an)物質(zhi)(zhi)占26.8%。暗(an)物質(zhi)(zhi)不(bu)發光、不(bu)發出(chu)電(dian)磁(ci)波、不(bu)參與(yu)電(dian)磁(ci)相互作(zuo)用，它無法用任何光學或電(dian)磁(ci)觀測設備直接“看”到(dao)。
——暗物質難以探測，還在于它密度(du)小、速度(du)快，難以捕捉。科學家測算，暗物質粒子(zi)(zi)每秒(miao)的(de)運動速度(du)為(wei)220千米，是56式半自動步槍子(zi)(zi)彈(dan)出膛速度(du)的(de)300倍。
——暗(an)(an)物質應該來(lai)自于宇(yu)宙(zhou)大爆炸。在宇(yu)宙(zhou)早期某一(yi)個(ge)時刻，宇(yu)宙(zhou)溫度非常高，粒子(zi)能量非常強，它們(men)劇烈碰(peng)撞(zhuang)，在這種(zhong)相互作用下，包括(kuo)暗(an)(an)物質在內的各(ge)種(zhong)各(ge)樣(yang)的物質由此產生。
——宇(yu)宙(zhou)的(de)結(jie)構(gou)與暗物(wu)(wu)質有(you)關(guan)。由(you)于(yu)暗物(wu)(wu)質和(he)它(ta)自(zi)己(ji)以(yi)及(ji)其他物(wu)(wu)質不(bu)發生(sheng)除(chu)了(le)引(yin)力以(yi)外的(de)作用，它(ta)是促使宇(yu)宙(zhou)膨脹時(shi)在自(zi)身引(yin)力下(xia)形成(cheng)特定結(jie)構(gou)的(de)首要(yao)物(wu)(wu)質類型。暗物(wu)(wu)質播下(xia)了(le)宇(yu)宙(zhou)絲狀結(jie)構(gou)的(de)種(zhong)子，隨后可見物(wu)(wu)質才(cai)聚集在一些(xie)由(you)暗物(wu)(wu)質建(jian)立(li)起來的(de)引(yin)力點上，并(bing)最(zui)終形成(cheng)了(le)星系。
——暗(an)物(wu)質對生命(ming)來說(shuo)是絕不可少(shao)的(de)。假如沒(mei)有(you)暗(an)物(wu)質的(de)引力作用，我們所在(zai)的(de)銀河系將永遠無(wu)法在(zai)宇宙大爆炸(zha)后的(de)膨脹過(guo)程中坍縮形成。那樣的(de)話，現在(zai)既沒(mei)有(you)太陽，也沒(mei)有(you)地球(qiu)，更沒(mei)有(you)你我……
中科院國(guo)家空間科學中心主(zhu)任吳季說，由于人類(lei)還(huan)不了(le)解暗(an)物質，不得已才(cai)稱它(ta)們(men)“暗(an)”，一(yi)旦(dan)發現了(le)它(ta)們(men)是什(shen)么(me)，并且隨著研究的(de)(de)深入，新發現的(de)(de)粒子就會有很多名字(zi)。“暗(an)”只是階(jie)段性的(de)(de)名字(zi)，也充分體現了(le)人類(lei)還(huan)不了(le)解它(ta)。
對于(yu)找到暗物質(zhi)，科學家已經等(deng)待了數十年。通過一系(xi)列實驗(yan)和(he)觀測(ce)，科學家們或許(xu)距離破(po)解(jie)暗物質(zhi)這個(ge)宇宙(zhou)謎團只有一步之遙了。
現(xian)階段主要有(you)3種暗(an)(an)(an)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)方案(an)：直接(jie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)、間接(jie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)和(he)對(dui)撞(zhuang)(zhuang)機探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)。直接(jie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)尋找的(de)(de)(de)(de)是暗(an)(an)(an)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)粒(li)子(zi)(zi)(zi)和(he)核子(zi)(zi)(zi)碰(peng)撞(zhuang)(zhuang)產生的(de)(de)(de)(de)信號。這類(lei)實(shi)驗(yan)因為(wei)(wei)要屏(ping)蔽大(da)(da)氣中(zhong)帶電(dian)粒(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，一般在(zai)地下(xia)(xia)實(shi)驗(yan)室進行(xing)，其(qi)優點是可以在(zai)地面進行(xing)，造價較(jiao)低。中(zhong)國有(you)世界上(shang)最深(shen)的(de)(de)(de)(de)地下(xia)(xia)實(shi)驗(yan)室——錦(jin)屏(ping)地下(xia)(xia)實(shi)驗(yan)室，因此中(zhong)國在(zai)暗(an)(an)(an)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)直接(jie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)領域也(ye)取得了很大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)成就(jiu)，清華大(da)(da)學和(he)上(shang)海交通大(da)(da)學各自(zi)獨立進行(xing)暗(an)(an)(an)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)直接(jie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)實(shi)驗(yan)項目。對(dui)撞(zhuang)(zhuang)機探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)主要是尋找高(gao)能(neng)粒(li)子(zi)(zi)(zi)對(dui)撞(zhuang)(zhuang)產生的(de)(de)(de)(de)無法被(bei)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)暗(an)(an)(an)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)粒(li)子(zi)(zi)(zi)引發的(de)(de)(de)(de)能(neng)量動(dong)量不守(shou)恒過程(cheng)。這類(lei)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)都是在(zai)大(da)(da)型高(gao)能(neng)對(dui)撞(zhuang)(zhuang)機上(shang)進行(xing)，造價高(gao)昂，技術難度大(da)(da)。間接(jie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)主要通過研究探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)銀河系內的(de)(de)(de)(de)暗(an)(an)(an)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)粒(li)子(zi)(zi)(zi)湮滅(mie)產生的(de)(de)(de)(de)普通粒(li)子(zi)(zi)(zi)，信號在(zai)宇宙線(xian)能(neng)譜(pu)上(shang)變現(xian)為(wei)(wei)各種“超出(chu)”或者“鼓包”。因為(wei)(wei)大(da)(da)氣對(dui)宇宙線(xian)的(de)(de)(de)(de)屏(ping)蔽作用，這類(lei)實(shi)驗(yan)需要發射空間探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)器(qi)在(zai)大(da)(da)氣層進行(xing)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)。國際上(shang)正(zheng)在(zai)運行(xing)的(de)(de)(de)(de)空間科學衛星(xing)有(you)費米大(da)(da)天區望遠(yuan)鏡（Fermi-LAT），阿爾法磁譜(pu)儀2（AMS-02）、電(dian)子(zi)(zi)(zi)對(dui)望遠(yuan)鏡（CALET）和(he)中(zhong)國的(de)(de)(de)(de)暗(an)(an)(an)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)粒(li)子(zi)(zi)(zi)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)衛星(xing)DAMPE。
成功發射
2015年12月17日8時12分，我國在酒泉(quan)衛星發射(she)中(zhong)心(xin)用(yong)長征二(er)號丁運載火箭丁成功(gong)將(jiang)暗物質粒子探測衛星“悟空(kong)(kong)”發射(she)升(sheng)空(kong)(kong)，衛星順利進入預定轉移軌道。此次(ci)發射(she)任務圓(yuan)滿成功(gong)，標志著我國空(kong)(kong)間科學研(yan)究邁出重要一步(bu)。
“悟空(kong)”肩(jian)負著去太空(kong)尋找暗物質存在證據的使命(ming)，它擁(yong)有(you)“火眼金睛”，觀測(ce)能段、能量分(fen)辨率超過國際(ji)上其他同(tong)類探測(ce)器，可謂“神通(tong)廣大(da)”，有(you)望在物理學前沿(yan)帶來(lai)重大(da)突破。
暗物(wu)質和暗能(neng)量被科學(xue)(xue)家們(men)稱為“籠罩(zhao)在21世紀(ji)物(wu)理(li)學(xue)(xue)上的兩朵烏云”。中國(guo)(guo)和世界(jie)各國(guo)(guo)已著手籌建或實施多個暗物(wu)質探測實驗項(xiang)目，其研究成果(guo)可能(neng)帶來基礎科學(xue)(xue)領(ling)域的重大突破。
正式命名
暗(an)物質粒子(zi)探測衛星公開征(zheng)名(ming)活動由人民網和(he)中(zhong)國科學院(yuan)(yuan)國家空(kong)間科學中(zhong)心、中(zhong)國科學院(yuan)(yuan)紫金山(shan)天文臺和(he)共(gong)同主辦，自2015年9月底上(shang)線以來，共(gong)收到(dao)有效名(ming)稱方案32517個。在數據統(tong)計(ji)的基(ji)礎上(shang)，經過專家評委投票，由中(zhong)科院(yuan)(yuan)批準，將暗(an)物質粒子(zi)探測衛星正(zheng)式(shi)命(ming)名(ming)為(wei)“悟(wu)空(kong)”。
將暗物(wu)質粒子(zi)探(tan)測衛(wei)星命名為“悟空”，符合將科(ke)(ke)學衛(wei)星以(yi)神話形象命名的(de)(de)做(zuo)法，如美(mei)國的(de)(de)阿波羅、歐洲的(de)(de)尤利西斯、中國的(de)(de)玉兔等。這(zhe)樣做(zuo)可以(yi)借助傳統文化，提(ti)升我(wo)國公眾科(ke)(ke)學素(su)養，吸引青少年(nian)熱愛科(ke)(ke)學、探(tan)索未知。
“悟空”是(shi)中(zhong)國古典名著《西(xi)游記》中(zhong)齊天(tian)大圣的名字，“悟”有領(ling)(ling)悟的意思，“悟空”有領(ling)(ling)悟、探索太空之意；另一方面(mian)，“悟空”的火眼金睛，猶如暗物(wu)質粒(li)子探測衛星的探測器，可(ke)以在茫(mang)茫(mang)太空中(zhong)，識(shi)別(bie)暗物(wu)質的蹤影(ying)。
成立科學組
2015年10月(yue)29日(ri)(ri)至(zhi)31日(ri)(ri)，由中(zhong)國(guo)(guo)(guo)科(ke)(ke)學院紫金山(shan)天文臺主辦的第四(si)屆暗物(wu)質探測(ce)衛星（DAMPE）研討會在(zai)南京召開。來自DAMPE主要研制單(dan)位(wei)中(zhong)國(guo)(guo)(guo)科(ke)(ke)學院紫金山(shan)天文臺、高(gao)能(neng)物(wu)理研究所、近代物(wu)理研究所、國(guo)(guo)(guo)家(jia)空間科(ke)(ke)學中(zhong)心和中(zhong)國(guo)(guo)(guo)科(ke)(ke)學技術大(da)學以及國(guo)(guo)(guo)際(ji)合作單(dan)位(wei)瑞士日(ri)(ri)內瓦大(da)學、意大(da)利國(guo)(guo)(guo)家(jia)核物(wu)理研究所、佩魯賈大(da)學、巴里大(da)學、薩倫托大(da)學以及美(mei)國(guo)(guo)(guo)麻省理工學院等單(dan)位(wei)50余位(wei)專(zhuan)家(jia)學者參加了此次會議。
研討會期間(jian)，常進(jin)正式宣(xuan)布暗(an)物(wu)質粒子探測衛(wei)星(xing)科(ke)學(xue)合(he)作組(zu)(zu)(zu)成立。科(ke)學(xue)合(he)作組(zu)(zu)(zu)在DAMPE科(ke)學(xue)應用系統(tong)組(zu)(zu)(zu)織下，負責DAMPE探測器(qi)運行及實驗數據的刻度(du)、重(zhong)建、物(wu)理分(fen)(fen)析。合(he)作組(zu)(zu)(zu)推舉了組(zu)(zu)(zu)織委員(yuan)會（IB）和(he)執行委員(yuan)會（EB），下設運行組(zu)(zu)(zu)、軟件組(zu)(zu)(zu)、技術組(zu)(zu)(zu)、物(wu)理分(fen)(fen)析組(zu)(zu)(zu)和(he)科(ke)學(xue)顧問(wen)組(zu)(zu)(zu)。會議最(zui)后，科(ke)學(xue)應用系統(tong)還對DAMPESW軟件的研發狀(zhuang)態和(he)分(fen)(fen)工進(jin)行討論及確定，為衛(wei)星(xing)成功發射后的數據處理及分(fen)(fen)析、科(ke)學(xue)目標的實施(shi)奠定了基(ji)礎。
完成束流實驗
中(zhong)國科學院空間戰略(lve)先(xian)導(dao)專項(xiang)“暗物質粒(li)子(zi)(zi)探(tan)測(ce)(ce)衛星”有效載荷(he)——DAMPE粒(li)子(zi)(zi)探(tan)測(ce)(ce)譜(pu)儀初樣(yang)鑒定件(jian)在(zai)(zai)歐洲核子(zi)(zi)研究中(zhong)心（CERN）進行了為期20天的(de)(de)束流測(ce)(ce)試和標定實驗。實驗驗證了DAMPE譜(pu)儀的(de)(de)能(neng)量響應線性、能(neng)量分(fen)(fen)辨等關鍵指標，取得(de)圓滿成(cheng)功。此(ci)次DAMPE譜(pu)儀鑒定件(jian)在(zai)(zai)CERN的(de)(de)束流實驗，是整個暗物質粒(li)子(zi)(zi)探(tan)測(ce)(ce)衛星研制(zhi)中(zhong)必不(bu)可缺少的(de)(de)一環，其(qi)成(cheng)功完(wan)成(cheng)，驗證了DAMPE譜(pu)儀的(de)(de)軟(ruan)、硬(ying)件(jian)功能(neng)完(wan)備正確、系統工作可靠、科學探(tan)測(ce)(ce)數據(ju)可信、性能(neng)達(da)標；并(bing)為正樣(yang)飛行件(jian)在(zai)(zai)軌運行物理數據(ju)的(de)(de)分(fen)(fen)析提供了依據(ju)，保證了未(wei)來科學成(cheng)果的(de)(de)可信度。
完成測試在(zai)軌交付
2016年3月(yue)17日，我國空(kong)間科學系列首發星(xing)暗物質粒子探測衛星(xing)“悟空(kong)”圓滿完(wan)成三個月(yue)的在軌測試任務，順利交付用戶單位。
經過(guo)三個月的(de)在(zai)軌測(ce)試，衛(wei)星的(de)四大科學載荷——塑閃(shan)陣列探測(ce)器、硅陣列探測(ce)器、BGO量能(neng)器和(he)中子(zi)探測(ce)器功能(neng)性能(neng)穩定，上注至衛(wei)星的(de)全部指令均正確執行，星地鏈路通暢，完成了(le)所有(you)既定的(de)測(ce)試項(xiang)目(mu)，衛(wei)星各項(xiang)技術(shu)指標達到或超過(guo)了(le)預期。
國外現狀
直接探(tan)測測量的(de)是暗物質粒子(zi)和原子(zi)核(he)碰撞(zhuang)后原子(zi)核(he)的(de)反(fan)沖信(xin)號。核(he)反(fan)沖信(xin)號一(yi)般(ban)通過測量聲子(zi)、光(guang)和電(dian)荷這三類信(xin)號獲得。國際上(shang)已經開展的(de)實驗有很多，如Xenon，CoGeNT ，CDMS ，DAMA等。
中國科(ke)學院遙感與數字地(di)球(qiu)所(suo)所(suo)屬的中國遙感衛星(xing)(xing)地(di)面(mian)站喀什(shen)站已于12月20日8時45分成(cheng)功(gong)跟蹤(zong)、接(jie)收(shou)到我國首(shou)(shou)顆(ke)暗物質(zhi)粒子探測(ce)衛星(xing)(xing)“悟空”的首(shou)(shou)軌X頻段下行數據(ju)，到8時52分完成(cheng)任(ren)務數據(ju)的接(jie)收(shou)、記錄，并傳(chuan)(chuan)輸至中國科(ke)學院國家空間科(ke)學中心。這一成(cheng)功(gong)接(jie)收(shou)，標志著“悟空”和地(di)面(mian)站星(xing)(xing)地(di)之間的數據(ju)傳(chuan)(chuan)輸鏈路正式(shi)開通。
2015年12月24日17時(shi)55分，我國科(ke)學(xue)衛星(xing)(xing)系(xi)列(lie)首發星(xing)(xing)——暗物(wu)質粒子探(tan)測(ce)衛星(xing)(xing)“悟空”升空后第7天，經衛星(xing)(xing)平臺(tai)測(ce)試、有(you)效載(zai)荷管理器(qi)加(jia)電(dian)(dian)測(ce)試、科(ke)學(xue)探(tan)測(ce)器(qi)高壓加(jia)電(dian)(dian)測(ce)試后，第一批科(ke)學(xue)數據成功下傳至中科(ke)院(yuan)國家空間科(ke)學(xue)中心空間科(ke)學(xue)任務大(da)廳。
接收到的(de)數據顯示，暗(an)物(wu)質(zhi)衛星的(de)四大科學載荷：塑閃陣列探(tan)(tan)測器(qi)(qi)、硅陣列探(tan)(tan)測器(qi)(qi)、BGO量能器(qi)(qi)、中子探(tan)(tan)測器(qi)(qi)探(tan)(tan)測到的(de)高能電子和伽馬射線計數與地面預測計數率一(yi)致，表明暗(an)物(wu)質(zhi)衛星的(de)有(you)效載荷已(yi)開始正常工作。
2016年(nian)3月17日，我國空間(jian)科學系列首(shou)發星暗(an)(an)物(wu)質粒子探測(ce)衛(wei)星“悟空”圓滿完成(cheng)三(san)個(ge)月的(de)在(zai)軌測(ce)試任務，順利交(jiao)付用戶單位。暗(an)(an)物(wu)質衛(wei)星自2015年(nian)12月20日接收到第(di)一(yi)幀數(shu)(shu)傳(chuan)數(shu)(shu)據(ju)(ju)以(yi)來(lai)，衛(wei)星地(di)面支撐系統累計(ji)接收數(shu)(shu)據(ju)(ju)494軌，累計(ji)接收原(yuan)始數(shu)(shu)據(ju)(ju)文件約2.4TB，生成(cheng)科學數(shu)(shu)據(ju)(ju)產(chan)品41類，總(zong)計(ji)110606個(ge)，數(shu)(shu)據(ju)(ju)產(chan)品總(zong)量約5.5TB。截(jie)至(zhi)2016年(nian)3月17日，暗(an)(an)物(wu)質衛(wei)星在(zai)軌飛行92天(tian)，共探測(ce)到4.6億個(ge)高(gao)能(neng)粒子，完成(cheng)了三(san)分之(zhi)二天(tian)區的(de)掃描。
2021年9月7日，國(guo)(guo)家空間科(ke)(ke)學數據(ju)中心與中國(guo)(guo)科(ke)(ke)學院紫(zi)金山(shan)天文臺(tai)聯合(he)公開發布“悟空”號(hao)暗物(wu)質粒(li)子探測衛星(xing)首批伽馬光子科(ke)(ke)學數據(ju)。
超(chao)大(da)質(zhi)量(liang)黑(hei)洞是宇(yu)宙中(zhong)(zhong)廣泛存(cun)在(zai)的(de)(de)一(yi)類天(tian)體，它(ta)們(men)的(de)(de)質(zhi)量(liang)是太陽的(de)(de)幾(ji)十萬至(zhi)數百(bai)億倍，幾(ji)乎在(zai)每個(ge)大(da)星系、包括人類身處的(de)(de)銀河系中(zhong)(zhong)心(xin)，都存(cun)在(zai)至(zhi)少一(yi)個(ge)這樣的(de)(de)黑(hei)洞。有些(xie)巨型黑(hei)洞在(zai)宇(yu)宙極早期就已經存(cun)在(zai)，它(ta)們(men)如何(he)形成、演變、反作用于星系，至(zhi)今(jin)仍是未解之謎。但人類研(yan)究這些(xie)碩大(da)的(de)(de)“宇(yu)宙妖怪”并(bing)非毫無辦法。
科(ke)學家已經發(fa)現(xian)，有一部分超(chao)大質量黑洞(dong)并非一直悄無(wu)聲(sheng)息，而會(hui)肆無(wu)忌憚地“大吃(chi)大喝(he)”：它(ta)們(men)(men)吞噬的物(wu)質聚(ju)集(ji)形(xing)成吸積盤、并且產生強有力的噴流，使(shi)黑洞(dong)表現(xian)得異常(chang)明(ming)亮。這一類(lei)天體也被稱作活動星系核，它(ta)們(men)(men)正是(shi)人類(lei)解開黑洞(dong)之謎(mi)的鑰匙。
CTA 102就(jiu)是一(yi)個著名的活動星系(xi)核(he)。它于1963年被首次(ci)(ci)發現(xian)，其(qi)黑洞質量(liang)約為太陽的8.5億(yi)倍(bei)，與太陽系(xi)距離約為80億(yi)光年。科學記錄(lu)顯示，CTA 102上(shang)一(yi)次(ci)(ci)比(bi)較劇烈的活動發生在2012年。
我國于2015年(nian)底發射(she)的(de)暗物(wu)質粒子(zi)探(tan)測(ce)衛(wei)星(xing)“悟空(kong)”，主要目標就(jiu)是通過空(kong)間觀測(ce)宇(yu)宙射(she)線(xian)和伽馬(ma)射(she)線(xian)，來(lai)(lai)探(tan)索宇(yu)宙暗物(wu)質和類似(si)黑洞(dong)這(zhe)樣的(de)宇(yu)宙“妖怪”。紫金山天文(wen)臺暗物(wu)質衛(wei)星(xing)團隊介紹(shao)，自2016年(nian)10月(yue)以來(lai)(lai)，“悟空(kong)”頻繁捕(bu)捉到來(lai)(lai)自CTA 102的(de)伽馬(ma)射(she)線(xian)輻(fu)射(she)。特別是11月(yue)23日以后，“悟空(kong)”記錄到明顯增強(qiang)的(de)伽馬(ma)射(she)線(xian)爆(bao)發現象，這(zhe)一爆(bao)發在12月(yue)16日達到峰值(zhi)。記錄到的(de)最高光子(zi)能(neng)量約(yue)620億(yi)電(dian)子(zi)伏特，相當于靜止質子(zi)等效能(neng)量的(de)66倍。
這(zhe)一觀測(ce)結(jie)果也得到(dao)其他設備(bei)的(de)印證(zheng)。紫金山(shan)天文(wen)臺1米近地天體巡天望遠(yuan)鏡也觀測(ce)到(dao)CTA 102的(de)此輪(lun)爆發。根(gen)據(ju)望遠(yuan)鏡記錄，2016年(nian)6月18日至12月20日之間，CTA 102亮度持續增強。
2016年12月29日，中科(ke)院(yuan)紫金山天文臺通報(bao)，暗(an)物(wu)質粒子探測衛星(xing)“悟(wu)空(kong)”近(jin)兩個月內頻繁記(ji)錄(lu)到來自超大質量黑洞CTA 102的伽馬射線爆發(fa)。這是暗(an)物(wu)質衛星(xing)科(ke)研團隊自衛星(xing)上(shang)天后首次發(fa)布觀測成(cheng)果(guo)。“悟(wu)空(kong)”觀測到的現象表(biao)明(ming)，黑洞CTA 102正經歷新一(yi)輪(lun)活(huo)躍期。
“CTA 102是(shi)‘“悟空”’捕獲(huo)的(de)第一個‘小妖(yao)’，我(wo)們(men)將持續監測(ce)它的(de)活動。相(xiang)信借助‘“悟空”’的(de)火(huo)眼金睛，未來(lai)還能‘抓獲(huo)’更多(duo)的(de)‘宇宙(zhou)妖(yao)怪’，為人類認識宇宙(zhou)萬象提供有力的(de)幫助。”暗物質(zhi)衛星項目團(tuan)隊(dui)成員(yuan)徐遵磊說(shuo)。
2017年(nian)11月(yue)30日(ri)，國際權(quan)威學術期(qi)刊《自(zi)然》在(zai)線(xian)發表，暗(an)物(wu)質(zhi)粒子(zi)(zi)探測(ce)衛星“悟空”有充分數據證實，在(zai)太空中(zhong)測(ce)量到(dao)了(le)電子(zi)(zi)宇(yu)宙射線(xian)的(de)一(yi)處異常波動(dong)。這一(yi)波動(dong)此前從(cong)未被觀測(ce)到(dao)，意味著中(zhong)國科學家取得一(yi)項開創性發現，且有可(ke)能與暗(an)物(wu)質(zhi)相關(guan)。
2021年(nian)5月19日，中國(guo)暗物質衛(wei)星項目(mu)團隊公布(bu)科(ke)學成果。基于四年(nian)半的在軌觀測數(shu)據，“悟(wu)空(kong)”繪出迄(qi)今最(zui)精確(que)的高(gao)能(neng)(neng)氦原子(zi)核宇(yu)宙射線(xian)能(neng)(neng)譜，并觀察(cha)到能(neng)(neng)譜新結構。這一發(fa)現(xian)可能(neng)(neng)預(yu)示(shi)存在一處未知的宇(yu)宙射線(xian)源。
2021年5月19日，中科院紫金山(shan)天文臺(tai)發布“悟空”號最新研究(jiu)成果：獲得氦核(he)宇宙線70 GeV至80 TeV能(neng)段的精確能(neng)譜(pu)(pu)測(ce)量(liang)結果并發現能(neng)譜(pu)(pu)新結構。這(zhe)是國際(ji)上利用(yong)空間實驗實現對(dui)10 TeV以上能(neng)段氦核(he)宇宙線能(neng)譜(pu)(pu)的首次(ci)精確測(ce)量(liang)。“悟空”號的結果對(dui)揭(jie)示高能(neng)宇宙線的起源(yuan)以及加速機制具有十分(fen)重要(yao)的意(yi)義(yi)。
2021年9月7日(ri)，國家空間(jian)(jian)科(ke)(ke)學(xue)數(shu)(shu)據中(zhong)(zhong)心與(yu)中(zhong)(zhong)國科(ke)(ke)學(xue)院(yuan)紫金山(shan)天(tian)文(wen)(wen)臺聯合(he)公(gong)開發布“悟空”號暗(an)物質粒子(zi)(zi)探測衛(wei)(wei)星首批伽馬光子(zi)(zi)科(ke)(ke)學(xue)數(shu)(shu)據。此次(ci)公(gong)開發布2016年1月1日(ri)-2018年12月31日(ri)的伽馬光子(zi)(zi)科(ke)(ke)學(xue)數(shu)(shu)據（共計99864個事(shi)例），以及與(yu)其相關的衛(wei)(wei)星狀態文(wen)(wen)件（共計1096條記錄(lu)）。相關科(ke)(ke)學(xue)數(shu)(shu)據可通過國家空間(jian)(jian)科(ke)(ke)學(xue)數(shu)(shu)據中(zhong)(zhong)心或中(zhong)(zhong)國科(ke)(ke)學(xue)院(yuan)紫金山(shan)天(tian)文(wen)(wen)臺獲取。后續，研究(jiu)單位將持續發布伽馬光子(zi)(zi)科(ke)(ke)學(xue)數(shu)(shu)據，開展(zhan)數(shu)(shu)據分(fen)析與(yu)應用(yong)技(ji)術及工具的研發，為公(gong)眾提供更(geng)多(duo)樣(yang)、更(geng)精細、更(geng)透明的數(shu)(shu)據共享與(yu)應用(yong)服(fu)務。
2017年12月底，“悟(wu)(wu)空”號衛星出(chu)現(xian)的(de)一場意(yi)外狀況(kuang)，導致其(qi)接收到的(de)數據量(liang)突(tu)然(ran)銳減；經(jing)過30名(ming)隊友19個(ge)小(xiao)時的(de)緊張忙(mang)碌，“悟(wu)(wu)空”號恢復正常。
2015年(nian)12月(yue)17日(ri)升空工(gong)作，原計劃在天運行3年(nian)，但““悟空”將(jiang)延期(qi)服役至2020年(nian)。2019年(nian)10月(yue)，暗(an)物質衛星(xing)首席科(ke)學(xue)家常進說，衛星(xing)在軌運行近4年(nian)來，各有(you)效(xiao)載荷運行良(liang)好，已總(zong)計獲取約70億個粒(li)子(zi)的信息，關鍵科(ke)學(xue)工(gong)作正(zheng)在持續推進。從研究成(cheng)果來看，與國際同(tong)類探測器比(bi)較(jiao)，“悟空”繪出(chu)的質子(zi)宇宙線能(neng)(neng)譜(pu)，在1-100 TeV能(neng)(neng)段精度最(zui)高，其(qi)能(neng)(neng)量(liang)上限(xian)，比(bi)著(zhu)名物理學(xue)家丁肇中領(ling)導的阿(a)爾法磁譜(pu)儀實驗(yan)高出(chu)約50倍(bei)，比(bi)日(ri)本學(xue)者領(ling)銜的量(liang)能(neng)(neng)器電子(zi)望遠鏡(jing)實驗(yan)高出(chu)10倍(bei)。
““悟空”將延期服役至2020年，同時(shi)我們也(ye)已經在為下一代空間高能(neng)(neng)(neng)(neng)伽(jia)馬和(he)粒子(zi)探測(ce)(ce)實驗做準備。”范(fan)一中透露，團(tuan)隊(dui)已經在開(kai)展關鍵技術預研，新的(de)探測(ce)(ce)器將改(gai)進(jin)設(she)計(ji)，強化低能(neng)(neng)(neng)(neng)粒子(zi)篩選能(neng)(neng)(neng)(neng)力和(he)伽(jia)馬射(she)線探測(ce)(ce)能(neng)(neng)(neng)(neng)力等，預計(ji)總探測(ce)(ce)效(xiao)能(neng)(neng)(neng)(neng)達(da)到(dao)10倍(bei)以上。
“悟(wu)空”號的設計壽(shou)(shou)命為(wei)3年，探測器(qi)及衛星平臺運行狀態(tai)良好，已于2019年1月(yue)正式進行首次(ci)延(yan)壽(shou)(shou)運行，為(wei)期2年。基(ji)于“悟(wu)空”號優異的工作狀態(tai)，有望(wang)再次(ci)延(yan)壽(shou)(shou)運行。
2020年12月(yue)17日，暗物質粒子(zi)探測衛星(xing)“悟空”科研團隊(dui)宣布，鑒于衛星(xing)運行情況(kuang)良好，項(xiang)目團隊(dui)已與(yu)各保(bao)障部門商定，再(zai)次將其“服役期”延(yan)長1年。
歲月靜好(hao)
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