“暗(an)(an)物(wu)質粒(li)子探(tan)測衛星(xing)”計(ji)劃屬于中(zhong)國(guo)(guo)科(ke)學(xue)院“空(kong)間科(ke)學(xue)戰略性先導(dao)科(ke)技專項”，由中(zhong)國(guo)(guo)科(ke)學(xue)院紫(zi)金山天文(wen)(wen)臺暗(an)(an)物(wu)質與空(kong)間天文(wen)(wen)研究部、中(zhong)國(guo)(guo)科(ke)學(xue)技術大學(xue)、中(zhong)國(guo)(guo)科(ke)學(xue)院近代(dai)物(wu)理(li)研究所(suo)和中(zhong)國(guo)(guo)科(ke)學(xue)院高能物(wu)理(li)研究所(suo)等合作研發。
“悟空(kong)”是世界上觀測能段范(fan)圍最寬、能量分(fen)(fen)辨率最優的暗(an)(an)物(wu)質粒子(zi)探(tan)測衛星(xing)，超過國際上所有同類探(tan)測器。它將在太(tai)空(kong)中開展高能電子(zi)及高能伽馬射線探(tan)測任(ren)務，探(tan)尋暗(an)(an)物(wu)質存(cun)在的證(zheng)據，研究暗(an)(an)物(wu)質特性與空(kong)間分(fen)(fen)布規律。
主要目的：去太空尋(xun)找(zhao)暗物質存在證據，尋(xun)找(zhao)暗物質粒子，探尋(xun)宇宙射線起源并觀測高能伽馬射線，有(you)望在物理學與天文學前沿帶來新的重大突破。
主要本領：探測電子，光子和宇宙射(she)線（質子和重離子）。
主要(yao)構成：一個塑料閃爍探測器（PSD）、硅(gui)微(wei)條（STK）、鎢(wu)板、電磁(ci)量能器（BGO）和中子探測器。
PSD用作反(fan)符(fu)合，由兩層(ceng)(ceng)塑料閃爍體條組成；STK由6個徑(jing)跡雙(shuang)層(ceng)(ceng)，每(mei)(mei)個由正交(jiao)擺放(fang)的兩個單面硅條組成；有三層(ceng)(ceng)厚(hou)度(du)均為(wei)1mm的鎢(wu)板(ban)，插在硅微條的第2、3、4層(ceng)(ceng)前面，用作光(guang)子轉換；BGO有14層(ceng)(ceng)，每(mei)(mei)層(ceng)(ceng)22根，相(xiang)鄰(lin)兩層(ceng)(ceng)正交(jiao)排列，用來測(ce)量(liang)(liang)射(she)線的能(neng)量(liang)(liang)；中子探(tan)測(ce)器加(jia)在量(liang)(liang)能(neng)器的底部(bu)。BGO量(liang)(liang)能(neng)器和STK總共大約33個輻射(she)長度(du)，是空間里(li)最(zui)深(shen)的量(liang)(liang)能(neng)器。
各自作用：
塑料(liao)閃爍體探測器：區(qu)分電(dian)(dian)荷。電(dian)(dian)子和光子打進來(lai)，是不同的。
Si陣(zhen)列探測器：測量宇宙(zhou)線的方(fang)向和電荷。
BGO量能器：最為重要，測量宇宙線的(de)能量。
中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)探測器：區分質子(zi)(zi)和電子(zi)(zi)。質子(zi)(zi)打進來的(de)話(hua)，在底端會產(chan)(chan)生(sheng)很(hen)多中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)，而(er)高能宇宙(zhou)線的(de)電子(zi)(zi)打進來，產(chan)(chan)生(sheng)的(de)中(zhong)(zhong)子(zi)(zi)很(hen)少。同(tong)時，不同(tong)能量產(chan)(chan)生(sheng)的(de)簇射的(de)大小也不同(tong)。
DAMPE可以(yi)以(yi)前所未有的(de)(de)靈敏度和(he)能(neng)量(liang)范(fan)圍(wei)探測(ce)電(dian)子(zi)(zi)，光子(zi)(zi)和(he)宇宙射(she)(she)線(xian)（質子(zi)(zi)和(he)重離子(zi)(zi)）。對(dui)于(yu)(yu)電(dian)子(zi)(zi)和(he)光子(zi)(zi)，探測(ce)范(fan)圍(wei)是(shi)5GeV-10TeV，在800GeV的(de)(de)能(neng)量(liang)分(fen)辨率(lv)為(wei)1%。對(dui)于(yu)(yu)宇宙射(she)(she)線(xian)，探測(ce)范(fan)圍(wei)為(wei)100GeV-100TeV能(neng)區(qu)，在800GeV的(de)(de)能(neng)量(liang)分(fen)辨率(lv)優于(yu)(yu)40%。對(dui)于(yu)(yu)電(dian)子(zi)(zi)和(he)光子(zi)(zi)，幾(ji)何因子(zi)(zi)是(shi)約0.3 mSR，對(dui)于(yu)(yu)宇宙射(she)(she)線(xian)大(da)約0.2 mSR。100 GeV的(de)(de)角(jiao)分(fen)辨率(lv)為(wei)0.1°。
一(yi)是暗(an)物質(zhi)間接探測，也是最主要的；二是尋找宇宙射(she)線的起源；三是伽馬(ma)射(she)線天體物理。
高(gao)能宇(yu)宙射線指的(de)(de)是來自宇(yu)宙中(zhong)具有(you)相當大能量(liang)(liang)的(de)(de)帶電(dian)粒(li)子流(liu)，1912年由(you)德國(guo)科(ke)學(xue)家韋克(ke)多·漢斯(si)發現。他(ta)制(zhi)(zhi)作了一個電(dian)離(li)室(shi)，用于(yu)測(ce)(ce)量(liang)(liang)空氣中(zhong)的(de)(de)電(dian)離(li)度(du)(du)（空氣中(zhong)的(de)(de)帶電(dian)粒(li)子數量(liang)(liang)）。同(tong)時期也(ye)有(you)其(qi)他(ta)的(de)(de)科(ke)學(xue)家制(zhi)(zhi)作電(dian)離(li)室(shi)，漢斯(si)的(de)(de)創(chuang)新之處在(zai)于(yu)，他(ta)將電(dian)離(li)室(shi)放在(zai)熱氣球上(shang)，這樣在(zai)放飛(fei)前(qian)，能測(ce)(ce)量(liang)(liang)出地面的(de)(de)電(dian)離(li)度(du)(du)，放飛(fei)后，能測(ce)(ce)量(liang)(liang)出不同(tong)海(hai)拔(ba)高(gao)度(du)(du)的(de)(de)電(dian)離(li)度(du)(du)。而漢斯(si)的(de)(de)測(ce)(ce)量(liang)(liang)結(jie)果顯示(shi)：海(hai)拔(ba)越高(gao)，電(dian)離(li)度(du)(du)越大。
這說明帶電(dian)粒子并不是(shi)(shi)地球(qiu)(qiu)產生的(de)，否則(ze)不會越遠離地面，電(dian)離度(du)越高。也就(jiu)是(shi)(shi)說，宇宙空間會產生帶電(dian)粒子，再打到地球(qiu)(qiu)上。
宇(yu)宙線(xian)(xian)產生后，在銀(yin)河(he)系(xi)傳播的過(guo)程中，有(you)一(yi)定(ding)的幾率逃脫銀(yin)河(he)系(xi)，跑到(dao)宇(yu)宙空間(jian)去，這樣宇(yu)宙線(xian)(xian)的能(neng)量(liang)就(jiu)會越來越低(di)。但(dan)實(shi)際上宇(yu)宙線(xian)(xian)的能(neng)量(liang)是比(bi)較穩定(ding)的。這是因(yin)為(wei)宇(yu)宙線(xian)(xian)有(you)源頭，宇(yu)宙線(xian)(xian)的源頭一(yi)般認為(wei)是超新(xin)星的爆(bao)發(fa)。當超新(xin)星爆(bao)炸的時候，會將自身的高能(neng)量(liang)粒子，例如氫核、氦核，以(yi)非常高的速度拋射到(dao)星系(xi)空間(jian)中。
測(ce)(ce)(ce)(ce)量高(gao)能宇宙(zhou)(zhou)射線(xian)(xian)有可能發現(xian)暗(an)(an)物(wu)質，這是(shi)(shi)因為(wei)(wei)宇宙(zhou)(zhou)線(xian)(xian)的(de)(de)源(yuan)頭一般認為(wei)(wei)是(shi)(shi)超新星(xing)爆發，而如果暗(an)(an)物(wu)質存在(zai)的(de)(de)話，暗(an)(an)物(wu)質湮(yin)(yin)滅的(de)(de)時候(hou)產生的(de)(de)宇宙(zhou)(zhou)線(xian)(xian)，就成為(wei)(wei)了宇宙(zhou)(zhou)線(xian)(xian)的(de)(de)額外來(lai)源(yuan)，這時候(hou)探(tan)測(ce)(ce)(ce)(ce)到的(de)(de)宇宙(zhou)(zhou)線(xian)(xian)會不同于標準模(mo)型，多出來(lai)的(de)(de)一部分可能來(lai)源(yuan)于暗(an)(an)物(wu)質湮(yin)(yin)滅或者衰(shuai)變，對這多出的(de)(de)一部分進行探(tan)測(ce)(ce)(ce)(ce)，就是(shi)(shi)暗(an)(an)物(wu)質的(de)(de)間接(jie)探(tan)測(ce)(ce)(ce)(ce)。由諾(nuo)貝(bei)爾物(wu)理學(xue)獎(jiang)獲得(de)者丁肇中主持(chi)的(de)(de)AMS項目中的(de)(de)暗(an)(an)物(wu)質粒(li)子(zi)探(tan)測(ce)(ce)(ce)(ce)衛星(xing)AMS-2，就是(shi)(shi)應(ying)用的(de)(de)這一原(yuan)理。我(wo)國(guo)的(de)(de)暗(an)(an)物(wu)質粒(li)子(zi)探(tan)測(ce)(ce)(ce)(ce)衛星(xing)也是(shi)(shi)一個宇宙(zhou)(zhou)線(xian)(xian)探(tan)測(ce)(ce)(ce)(ce)器，就是(shi)(shi)應(ying)用這類(lei)機制來(lai)探(tan)測(ce)(ce)(ce)(ce)暗(an)(an)物(wu)質。
空間探測(ce)(ce)宇宙(zhou)(zhou)線(xian)主要測(ce)(ce)量宇宙(zhou)(zhou)線(xian)粒子的電(dian)(dian)荷(he)(he)、能量和(he)入射(she)方向(xiang)，其中測(ce)(ce)量電(dian)(dian)荷(he)(he)包括電(dian)(dian)荷(he)(he)的大(da)小與正負(fu)。電(dian)(dian)荷(he)(he)正負(fu)的測(ce)(ce)量是(shi)最困難(nan)的，必(bi)須(xu)借助于(yu)磁場才能實現。磁譜儀可以(yi)測(ce)(ce)量宇宙(zhou)(zhou)線(xian)在(zai)其磁場中的偏轉，進而判定入射(she)宇宙(zhou)(zhou)線(xian)的電(dian)(dian)荷(he)(he)。磁譜儀造價(jia)昂貴(gui)，現在(zai)仍在(zai)空間運行的探測(ce)(ce)器(qi)只有AMS-02。Fermi-LAT、CALET和(he)DAMPE這3個(ge)探測(ce)(ce)器(qi)都利用量能器(qi)來(lai)測(ce)(ce)量宇宙(zhou)(zhou)線(xian)的能量，而不(bu)測(ce)(ce)量電(dian)(dian)荷(he)(he)的正負(fu)。
DAMPE即(ji)“悟空(kong)(kong)”是中(zhong)國第1個空(kong)(kong)間高(gao)能(neng)(neng)(neng)(neng)粒子探(tan)測器，經過全球(qiu)征名(ming)活動，最終命名(ming)為(wei)“悟空(kong)(kong)”，寓意(yi)用《西游記》中(zhong)火眼金睛的(de)(de)“悟空(kong)(kong)”尋找難以察覺(jue)的(de)(de)暗(an)物質存(cun)在的(de)(de)證據。“悟空(kong)(kong)”已(yi)于2015年12月(yue)17日發(fa)射(she)(she)(she)升空(kong)(kong)，是世界(jie)上迄(qi)今為(wei)止(zhi)觀(guan)測能(neng)(neng)(neng)(neng)段范圍(wei)最寬、能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)分(fen)辨(bian)率最優(you)(you)的(de)(de)空(kong)(kong)間探(tan)測器，其(qi)觀(guan)測能(neng)(neng)(neng)(neng)段是國際空(kong)(kong)間站阿爾法磁譜儀(yi)的(de)(de)10倍(bei)(bei)，能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)分(fen)辨(bian)比國際同(tong)類探(tan)測器高(gao)3倍(bei)(bei)以上。在軌運行狀態穩定，數(shu)據源源不斷地獲取了大量(liang)(liang)數(shu)據。DAMPE是以中(zhong)國為(wei)主，瑞士和意(yi)大利參與共同(tong)研發(fa)完成的(de)(de)。DAMPE主要探(tan)測電子宇宙(zhou)射(she)(she)(she)線(xian)、高(gao)能(neng)(neng)(neng)(neng)伽瑪射(she)(she)(she)線(xian)和高(gao)達PeV的(de)(de)核素宇宙(zhou)射(she)(she)(she)線(xian)。它具有能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)分(fen)辨(bian)率高(gao)，測量(liang)(liang)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)范圍(wei)大和本(ben)底抑制能(neng)(neng)(neng)(neng)力強三大優(you)(you)點。
DAMPE的(de)性能(neng)優勢(shi)和它的(de)結構(gou)設計緊密相關。暗物質粒(li)子探測(ce)(ce)衛星的(de)探測(ce)(ce)器(qi)由4部(bu)分組成，分別(bie)是(shi)：塑閃陣(zhen)列(lie)探測(ce)(ce)器(qi)、硅陣(zhen)列(lie)探測(ce)(ce)器(qi)、BGO量能(neng)器(qi)以(yi)及中(zhong)子探測(ce)(ce)器(qi)。
塑閃陣列(lie)探(tan)測器的主要功能是測量入射宇宙線(xian)的電(dian)荷以(yi)區分不(bu)同核(he)素，也(ye)有可區分高能電(dian)子(zi)和(he)伽瑪射線(xian)。高能帶電(dian)粒子(zi)在(zai)穿過塑料(liao)閃爍體時，通(tong)過電(dian)離和(he)發射輻射（光(guang)子(zi)）的方式損失能量。沉積的能量轉化(hua)為熒光(guang)，被兩端的光(guang)電(dian)倍增管轉化(hua)為電(dian)信(xin)號(hao)，經倍增電(dian)極(ji)放大后讀出。塑閃陣列(lie)探(tan)測器主要由(you)蘭州近代物理(li)研(yan)究(jiu)所負責研(yan)制(zhi)。
硅陣列探測(ce)器(qi)的(de)主要功能是(shi)測(ce)量(liang)(liang)入射(she)宇(yu)宙線粒子(zi)(zi)的(de)方向(xiang)和(he)電荷(he)。硅陣列探測(ce)器(qi)由6大層(ceng)硅微條探測(ce)器(qi)上下層(ceng)疊排布而成。同時(shi)(shi)在(zai)第(di)1/2、2/3和(he)3/4層(ceng)之間(jian)各有一塊鎢板(ban)(ban)。高(gao)能光子(zi)(zi)在(zai)穿(chuan)過鎢板(ban)(ban)時(shi)(shi)以(yi)較高(gao)的(de)概率轉化(hua)為(wei)正負電子(zi)(zi)對(dui)。所(suo)以(yi)光子(zi)(zi)和(he)電子(zi)(zi)在(zai)量(liang)(liang)能器(qi)中(zhong)的(de)信(xin)號是(shi)一致的(de)。如果在(zai)第(di)一層(ceng)沒有記(ji)錄到帶(dai)電粒子(zi)(zi)的(de)信(xin)號，但在(zai)下面幾層(ceng)記(ji)錄到信(xin)號，則入射(she)粒子(zi)(zi)為(wei)伽瑪射(she)線。硅陣列探測(ce)器(qi)是(shi)由中(zhong)國科學(xue)院高(gao)能物理(li)研究所(suo)、日(ri)內瓦大學(xue)、佩(pei)魯賈大學(xue)等單位(wei)共同研制的(de)。
BGO量(liang)能(neng)器(qi)(qi)是探測(ce)器(qi)(qi)最(zui)核心的(de)(de)組成部分(fen)，其(qi)功能(neng)是測(ce)量(liang)宇(yu)宙線(xian)粒子的(de)(de)能(neng)量(liang)，并(bing)可區分(fen)宇(yu)宙線(xian)中電(dian)子與質子。BGO晶體是一(yi)(yi)種(zhong)無(wu)色透(tou)明(ming)的(de)(de)沒(mei)有激(ji)活劑(ji)的(de)(de)純無(wu)機閃爍(shuo)體，是核物理(li)實驗中常用的(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)閃爍(shuo)體材(cai)料。暗(an)物質粒子探測(ce)衛(wei)星所(suo)使(shi)用的(de)(de)BGO晶體是由(you)上海(hai)硅酸鹽研究所(suo)專(zhuan)門(men)設計開發的(de)(de)。BGO量(liang)能(neng)器(qi)(qi)的(de)(de)數(shu)據讀出系統(tong)有高達8萬(wan)路(lu)的(de)(de)電(dian)子學(xue)信號通道（也就是整個探測(ce)器(qi)(qi)有8萬(wan)路(lu)電(dian)子信號輸出；而(er)且這(zhe)8萬(wan)條電(dian)子學(xue)信號通道要(yao)在1立方(fang)米這(zhe)樣小的(de)(de)范圍內布局完成，難(nan)度(du)很(hen)大）。
中(zhong)(zhong)子探(tan)測(ce)(ce)(ce)器測(ce)(ce)(ce)量的(de)(de)是(shi)(shi)宇宙(zhou)線(xian)(xian)粒子在探(tan)測(ce)(ce)(ce)器上面3層中(zhong)(zhong)產生(sheng)的(de)(de)次級中(zhong)(zhong)子。高能電子主要(yao)是(shi)(shi)電磁簇射，產生(sheng)的(de)(de)中(zhong)(zhong)子數(shu)目很少(shao)，但是(shi)(shi)質(zhi)子和其他核(he)素還(huan)會發生(sheng)強子簇射，從而產生(sheng)大量的(de)(de)高能中(zhong)(zhong)子。根據這種效應，可以進一步區分宇宙(zhou)線(xian)(xian)的(de)(de)電子和質(zhi)子。中(zhong)(zhong)子探(tan)測(ce)(ce)(ce)器主要(yao)由中(zhong)(zhong)國科學(xue)院紫金山天(tian)文臺負責(ze)研制。
與國際上(shang)其(qi)它暗物(wu)質(zhi)探(tan)測衛星相比，有三個顯(xian)著優(you)勢。
一是(shi)能夠測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)宇宙(zhou)線的(de)(de)(de)能量(liang)非常高，可以測(ce)量(liang)到104個GeV；二是(shi)能量(liang)分辨率高，可以達到1%左(zuo)右(you)，測(ce)得(de)比(bi)較準；三(san)是(shi)測(ce)量(liang)能量(liang)的(de)(de)(de)本底比(bi)較低，也就(jiu)是(shi)區分電(dian)子(zi)和(he)質子(zi)的(de)(de)(de)能力非常強。
暗物(wu)質(zhi)粒子(zi)探(tan)測(ce)衛星是中(zhong)國(guo)第1顆空(kong)間天文衛星，它在暗物(wu)質(zhi)間接(jie)探(tan)測(ce)方面(mian)具有較強的(de)國(guo)際競爭力，大(da)大(da)提(ti)升(sheng)(sheng)了(le)我國(guo)暗物(wu)質(zhi)探(tan)測(ce)水平。DAMPE的(de)主要科學目標有3個：暗物(wu)質(zhi)間接(jie)探(tan)測(ce)、宇宙(zhou)線(xian)物(wu)理和伽馬射線(xian)天文。DAMPE已于2015年2月17日發射升(sheng)(sheng)空(kong)。在軌運行狀(zhuang)態穩定，已獲取了(le)大(da)量(liang)數據。
DAMPE可以準確(que)測量宇(yu)宙(zhou)線(xian)(xian)正(zheng)負電(dian)(dian)子(zi)的(de)能(neng)(neng)譜(pu)(pu)，有(you)(you)望(wang)完(wan)整測量“超(chao)出”的(de)截斷(duan)行(xing)為。宇(yu)宙(zhou)線(xian)(xian)正(zheng)負電(dian)(dian)子(zi)“超(chao)出”的(de)起源(yuan)有(you)(you)暗(an)物(wu)質和天體物(wu)理過程兩(liang)(liang)類模型，所預言的(de)“超(chao)出”的(de)截斷(duan)行(xing)為有(you)(you)顯著差異。現(xian)有(you)(you)的(de)數據因為只(zhi)覆蓋了相對(dui)較低的(de)能(neng)(neng)段部分，還(huan)無法進(jin)行(xing)有(you)(you)效(xiao)區分這兩(liang)(liang)類模型。DAMPE有(you)(you)望(wang)準確(que)測量“超(chao)出”截斷(duan)處的(de)能(neng)(neng)譜(pu)(pu)，區分起源(yuan)模型。此外，DAMPE還(huan)將首次在空間得到(dao)1~10 TeV的(de)電(dian)(dian)子(zi)宇(yu)宙(zhou)射線(xian)(xian)的(de)能(neng)(neng)譜(pu)(pu)、發現(xian)或(huo)限制鄰近的(de)高能(neng)(neng)電(dian)(dian)子(zi)射線(xian)(xian)源(yuan)。
DAMPE由(you)于(yu)優秀的(de)能(neng)量(liang)分(fen)(fen)(fen)辨率(lv)，在伽馬射線(xian)(xian)線(xian)(xian)譜的(de)搜尋(xun)上有(you)望取得突破。因為(wei)對于(yu)線(xian)(xian)譜結(jie)構，能(neng)量(liang)分(fen)(fen)(fen)辨率(lv)差(cha)的(de)話信號容易(yi)淹沒在背(bei)景噪聲(sheng)之中(zhong)。在高能(neng)量(liang)分(fen)(fen)(fen)辨率(lv)的(de)數據(ju)中(zhong)卻會表現為(wei)非常“尖”的(de)結(jie)構。因此能(neng)量(liang)分(fen)(fen)(fen)辨率(lv)越(yue)高，就越(yue)有(you)可能(neng)在數據(ju)中(zhong)找到(dao)線(xian)(xian)譜結(jie)構。
DAMPE能(neng)(neng)夠(gou)測(ce)量高達(da)100 TeV的核(he)子宇(yu)宙(zhou)線(xian)。地(di)面宇(yu)宙(zhou)線(xian)實驗測(ce)量能(neng)(neng)段偏高，且(qie)難以(yi)準確(que)區(qu)分宇(yu)宙(zhou)線(xian)的各種組分。DAMPE可(ke)以(yi)實現地(di)面探(tan)測(ce)和空間探(tan)測(ce)在能(neng)(neng)譜(pu)上的銜(xian)接，并且(qie)能(neng)(neng)夠(gou)區(qu)分宇(yu)宙(zhou)線(xian)組分。
天文觀(guan)測表明，宇(yu)(yu)(yu)宙中最重要的成分是暗(an)(an)物(wu)質(zhi)(zhi)和暗(an)(an)能量，暗(an)(an)物(wu)質(zhi)(zhi)占(zhan)宇(yu)(yu)(yu)宙25%，暗(an)(an)能量占(zhan)70%，通(tong)常所(suo)觀(guan)測到的普(pu)通(tong)物(wu)質(zhi)(zhi)只占(zhan)宇(yu)(yu)(yu)宙質(zhi)(zhi)量5%。此前(qian)，常進與外(wai)國(guo)同(tong)行合作發(fa)現(xian)一(yi)些(xie)不明來歷的高能電(dian)子(zi)可能是暗(an)(an)物(wu)質(zhi)(zhi)粒(li)子(zi)湮(yin)滅的證據。
為了進一(yi)步追尋暗(an)物(wu)質(zhi)的蹤(zong)跡，常(chang)進的科(ke)研(yan)(yan)團隊提出了研(yan)(yan)制(zhi)“暗(an)物(wu)質(zhi)粒子探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)衛星”計(ji)劃，得到了科(ke)技部和中科(ke)院的支持。常(chang)進介紹，在(zai)茫(mang)茫(mang)宇宙中尋找暗(an)物(wu)質(zhi)并(bing)非(fei)易事，傳統方法是(shi)采用(yong)大(da)型探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)器。如諾貝(bei)爾(er)獎獲(huo)得者丁肇中教(jiao)授(shou)研(yan)(yan)制(zhi)的阿爾(er)法磁譜儀2號，探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)器重達(da)7噸。而我國正在(zai)研(yan)(yan)制(zhi)的“暗(an)物(wu)質(zhi)粒子探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)衛星”，耗資少，重量輕，希望能(neng)在(zai)暗(an)物(wu)質(zhi)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)領域取得突破。
占宇宙95%以上的暗物質和暗能量(liang)由萬有(you)引力定律(lv)證(zheng)實存在，卻(que)從未被直接觀測到(dao)。暗物質粒子的探測是國際科學前(qian)沿競爭最為激烈的研究領域。包括(kuo)我(wo)國在內的世(shi)界各國正在籌建或實施多(duo)個暗物質探測實驗(yan)項目，其研究成(cheng)果可能帶(dai)來基礎科學領域的重大突破。
據介紹，“悟空(kong)”由四個有(you)效載荷組(zu)成，分別是塑閃列陣(zhen)探測器、硅(gui)列陣(zhen)探測器、BGO能量器和中(zhong)子探測器。所有(you)探測器及(ji)電子設(she)備安(an)裝在1個立方米的空(kong)間內，技術難度超過了我國所有(you)的上天高能探測設(she)備。
此次發射的暗物質(zhi)衛星(xing)全部由中(zhong)科院(yuan)研制、生(sheng)產。工程2011年立項(xiang)，造價(jia)1億美元，遠(yuan)低(di)于國外同類探測器。衛星(xing)將在軌運行3年以上，首批科學成果有望(wang)在6個月至1年后發布。
用于(yu)發射的長(chang)征二號丁運(yun)載火箭由中國航天(tian)科技(ji)集團公司(si)所屬上(shang)海航天(tian)技(ji)術研究(jiu)院抓總研制，這是長(chang)征系列(lie)運(yun)載火箭的第221次飛行(xing)。
中科院國家空間科學中心(xin)主任吳季(ji)表示(shi)，暗(an)物質(zhi)粒(li)子探(tan)測衛星的(de)成功發射(she)和在(zai)軌運行將(jiang)有(you)望推(tui)動(dong)我國科學家在(zai)暗(an)物質(zhi)探(tan)測領域取(qu)得重(zhong)大突破，對促進我國空間科學領域的(de)創新(xin)發展具(ju)有(you)重(zhong)大意義(yi)。
除暗(an)物質衛(wei)(wei)星外，我國科學衛(wei)(wei)星系列還將陸續發射量子科學實(shi)(shi)驗衛(wei)(wei)星、實(shi)(shi)踐(jian)十號返回式科學試驗衛(wei)(wei)星、硬X射線(xian)調制望遠鏡衛(wei)(wei)星。
暗物(wu)質(zhi)有(you)多火？就連(lian)熱門美劇《生活大爆炸》里(li)的主角“謝耳朵”都轉行研究暗物(wu)質(zhi)了。
暗物(wu)質是怎么被(bei)發(fa)現的？20世紀30年代初，美國(guo)加州理(li)工學院的天(tian)體物(wu)理(li)學家茲(zi)威基第一個發(fa)現，宇宙(zhou)中(zhong)可見物(wu)質遠遠不足(zu)以把宇宙(zhou)連(lian)成(cheng)一片(pian)，如果不是存在一種神秘而(er)不可見的物(wu)質，星系早就分崩離析。
科學家把這種(zhong)看不見的(de)(de)神秘物(wu)質稱為“暗物(wu)質”。到了(le)20世紀70年代，多種(zhong)天文觀測(ce)，比如(ru)盤星系的(de)(de)旋(xuan)轉曲線、星系團X射線觀測(ce)、引(yin)力透(tou)鏡(jing)等都(dou)顯示了(le)暗物(wu)質的(de)(de)存在(zai)。但直(zhi)到現在(zai)還(huan)沒有確定(ding)的(de)(de)暗物(wu)質信號被(bei)探測(ce)到。
暗物(wu)質(zhi)這一概念是(shi)瑞士天文學(xue)(xue)家Fritz Zwick提出的(de)(de)(de)(de)(de)。他在(zai)研(yan)究Coma星(xing)(xing)系團(tuan)(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)時候發現(xian)(xian)根據維里定(ding)理(li)計算出的(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)系團(tuan)(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)總質(zhi)量(liang)要遠大(da)于(yu)根據發光度(du)計算出來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)星(xing)(xing)系團(tuan)(tuan)質(zhi)量(liang)，他推測(ce)星(xing)(xing)系團(tuan)(tuan)中存在(zai)著大(da)量(liang)不發光的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)，并稱之為暗物(wu)質(zhi)。20世(shi)紀70年代，美國天文學(xue)(xue)家Vera Rubin等測(ce)量(liang)發現(xian)(xian)星(xing)(xing)系的(de)(de)(de)(de)(de)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)曲線(xian)（也就(jiu)是(shi)星(xing)(xing)系中的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)繞中心旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)度(du)與到(dao)中心距(ju)離的(de)(de)(de)(de)(de)關系）發現(xian)(xian)大(da)半徑處的(de)(de)(de)(de)(de)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速(su)度(du)遠大(da)于(yu)發光物(wu)質(zhi)給出的(de)(de)(de)(de)(de)理(li)論預期(qi)。如(ru)果(guo)引(yin)(yin)力理(li)論正確的(de)(de)(de)(de)(de)話(hua)，就(jiu)需要引(yin)(yin)入(ru)看(kan)不見(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)來(lai)提供更大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)引(yin)(yin)力以束縛住(zhu)速(su)度(du)如(ru)此大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質(zhi)。
盡管暗(an)物質粒(li)子的(de)確切物理性質仍(reng)有待進(jin)一步研(yan)究，一般認為暗(an)物質粒(li)子具有如(ru)下性質：電中(zhong)性、大質量(liang)（比(bi)質子重許多）、長壽命（顯著長于宇宙的(de)壽命137億年）、具有正(zheng)常引力(li)相(xiang)互作用。暗(an)物質粒(li)子沒有電磁相(xiang)互作用和強相(xiang)互作用，但可能具弱相(xiang)互作用。已知的(de)粒(li)子中(zhong)不存(cun)在滿(man)足(zu)這些(xie)性質的(de)粒(li)子，這意味著暗(an)物質粒(li)子的(de)研(yan)究極(ji)可能帶來物理學(xue)的(de)革(ge)命性突破。
雖然科學家們還(huan)(huan)不(bu)知道暗物質(zhi)究(jiu)竟由什么構成，但(dan)通過觀測它(ta)如何影響普通物質(zhi)，并(bing)模擬它(ta)的引力效應，還(huan)(huan)是對(dui)它(ta)有了一些了解(jie)：
——宇宙中95%以上是暗(an)物質和暗(an)能(neng)量，暗(an)物質占26.8%。暗(an)物質不發光(guang)、不發出電(dian)磁波(bo)、不參(can)與電(dian)磁相互作(zuo)用(yong)，它無法用(yong)任何光(guang)學或(huo)電(dian)磁觀測設備直接“看”到。
——暗物質難(nan)以探測(ce)，還在于它(ta)密(mi)度(du)小、速(su)度(du)快，難(nan)以捕捉。科(ke)學家測(ce)算，暗物質粒(li)子每秒(miao)的運動(dong)(dong)速(su)度(du)為220千米(mi)，是(shi)56式半自(zi)動(dong)(dong)步槍子彈出膛速(su)度(du)的300倍。
——暗(an)物(wu)質應(ying)該來(lai)自于宇宙大(da)爆炸(zha)。在(zai)(zai)宇宙早期某一個(ge)時刻，宇宙溫度非常(chang)高，粒子能量非常(chang)強(qiang)，它(ta)們劇烈碰撞，在(zai)(zai)這(zhe)種相互作用(yong)下，包括(kuo)暗(an)物(wu)質在(zai)(zai)內的(de)各種各樣的(de)物(wu)質由此產生。
——宇(yu)宙的(de)(de)結構(gou)與暗物(wu)質(zhi)(zhi)有關。由于暗物(wu)質(zhi)(zhi)和它自己以(yi)及其(qi)他物(wu)質(zhi)(zhi)不(bu)發生除了引力(li)以(yi)外的(de)(de)作用，它是促使(shi)宇(yu)宙膨脹(zhang)時在自身(shen)引力(li)下(xia)形成特定結構(gou)的(de)(de)首要(yao)物(wu)質(zhi)(zhi)類型(xing)。暗物(wu)質(zhi)(zhi)播(bo)下(xia)了宇(yu)宙絲狀(zhuang)結構(gou)的(de)(de)種子(zi)，隨后可見物(wu)質(zhi)(zhi)才(cai)聚集(ji)在一些由暗物(wu)質(zhi)(zhi)建立(li)起來的(de)(de)引力(li)點上，并最終形成了星系。
——暗(an)物質對生命來說是(shi)絕不可少的(de)。假如沒(mei)有(you)(you)暗(an)物質的(de)引力(li)作用，我(wo)(wo)們所(suo)在(zai)的(de)銀河系(xi)將永遠無法在(zai)宇宙大爆炸后的(de)膨脹過(guo)程中(zhong)坍縮形成(cheng)。那樣(yang)的(de)話，現在(zai)既沒(mei)有(you)(you)太(tai)陽，也(ye)沒(mei)有(you)(you)地球，更沒(mei)有(you)(you)你我(wo)(wo)……
中科院國家空間(jian)科學中心主任吳季說，由(you)于人(ren)類(lei)還不了解暗物(wu)質(zhi)，不得已(yi)才稱它們(men)“暗”，一旦發現(xian)了它們(men)是什么(me)，并且隨(sui)著(zhu)研(yan)究的深入(ru)，新發現(xian)的粒子就會有很(hen)多名(ming)字。“暗”只是階段性的名(ming)字，也充分體(ti)現(xian)了人(ren)類(lei)還不了解它。
對于找(zhao)到暗(an)物(wu)質(zhi)，科學家(jia)已(yi)經等待了(le)數十(shi)年。通過一系列實驗和觀測(ce)，科學家(jia)們或許距離破解(jie)暗(an)物(wu)質(zhi)這個宇宙謎團只(zhi)有一步之遙了(le)。
現階(jie)段(duan)主要(yao)有(you)3種暗(an)(an)(an)物(wu)質探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)方案：直接(jie)(jie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)、間(jian)(jian)接(jie)(jie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)和(he)對(dui)撞(zhuang)機探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)。直接(jie)(jie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)尋找(zhao)(zhao)的(de)(de)(de)(de)是暗(an)(an)(an)物(wu)質粒(li)子(zi)(zi)(zi)和(he)核子(zi)(zi)(zi)碰(peng)撞(zhuang)產生的(de)(de)(de)(de)信(xin)號(hao)(hao)。這類(lei)實(shi)驗因(yin)(yin)為(wei)要(yao)屏蔽(bi)大氣(qi)(qi)中(zhong)帶電(dian)粒(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)影響，一般在(zai)(zai)(zai)地下實(shi)驗室進行，其優點(dian)是可以在(zai)(zai)(zai)地面進行，造價(jia)較低(di)。中(zhong)國(guo)有(you)世界上(shang)最深的(de)(de)(de)(de)地下實(shi)驗室——錦(jin)屏地下實(shi)驗室，因(yin)(yin)此中(zhong)國(guo)在(zai)(zai)(zai)暗(an)(an)(an)物(wu)質直接(jie)(jie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)領(ling)域也取得了很(hen)大的(de)(de)(de)(de)成(cheng)就，清(qing)華大學和(he)上(shang)海交通(tong)大學各(ge)自獨立(li)進行暗(an)(an)(an)物(wu)質直接(jie)(jie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)實(shi)驗項(xiang)目(mu)。對(dui)撞(zhuang)機探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)主要(yao)是尋找(zhao)(zhao)高(gao)能粒(li)子(zi)(zi)(zi)對(dui)撞(zhuang)產生的(de)(de)(de)(de)無法被(bei)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)器探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)的(de)(de)(de)(de)暗(an)(an)(an)物(wu)質粒(li)子(zi)(zi)(zi)引發(fa)的(de)(de)(de)(de)能量動(dong)量不守恒過程。這類(lei)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)都(dou)是在(zai)(zai)(zai)大型高(gao)能對(dui)撞(zhuang)機上(shang)進行，造價(jia)高(gao)昂(ang)，技術難(nan)度大。間(jian)(jian)接(jie)(jie)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)主要(yao)通(tong)過研(yan)究探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)銀(yin)河系內的(de)(de)(de)(de)暗(an)(an)(an)物(wu)質粒(li)子(zi)(zi)(zi)湮滅產生的(de)(de)(de)(de)普通(tong)粒(li)子(zi)(zi)(zi)，信(xin)號(hao)(hao)在(zai)(zai)(zai)宇宙(zhou)線(xian)(xian)能譜上(shang)變現為(wei)各(ge)種“超出”或者“鼓包”。因(yin)(yin)為(wei)大氣(qi)(qi)對(dui)宇宙(zhou)線(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)屏蔽(bi)作用，這類(lei)實(shi)驗需要(yao)發(fa)射空(kong)間(jian)(jian)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)器在(zai)(zai)(zai)大氣(qi)(qi)層進行探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)。國(guo)際上(shang)正在(zai)(zai)(zai)運行的(de)(de)(de)(de)空(kong)間(jian)(jian)科(ke)學衛(wei)星有(you)費米大天區望遠鏡(jing)（Fermi-LAT），阿爾法磁譜儀(yi)2（AMS-02）、電(dian)子(zi)(zi)(zi)對(dui)望遠鏡(jing)（CALET）和(he)中(zhong)國(guo)的(de)(de)(de)(de)暗(an)(an)(an)物(wu)質粒(li)子(zi)(zi)(zi)探(tan)(tan)(tan)測(ce)(ce)衛(wei)星DAMPE。
成功發射
2015年12月(yue)17日(ri)8時12分，我國在酒(jiu)泉衛星(xing)發(fa)射中心(xin)用長(chang)征二號丁(ding)運載(zai)火箭丁(ding)成功將暗物(wu)質(zhi)粒子(zi)探(tan)測衛星(xing)“悟空(kong)”發(fa)射升(sheng)空(kong)，衛星(xing)順利(li)進入預(yu)定轉移(yi)軌道。此(ci)次發(fa)射任(ren)務圓滿成功，標志著我國空(kong)間科學研(yan)究邁出重要一步。
“悟(wu)空”肩負(fu)著去太空尋找暗(an)物質存在證據的(de)使命，它擁有(you)“火眼金(jin)睛(jing)”，觀測能段、能量分辨率超過國際(ji)上其他同類探測器，可謂“神(shen)通廣大”，有(you)望在物理學前沿帶來重(zhong)大突(tu)破。
暗物(wu)質(zhi)和暗能量(liang)被(bei)科學(xue)(xue)家們稱為“籠(long)罩在21世(shi)紀物(wu)理學(xue)(xue)上的兩朵(duo)烏云”。中國和世(shi)界各(ge)國已著(zhu)手(shou)籌建或實(shi)施多個暗物(wu)質(zhi)探測實(shi)驗項目，其研究成果可能帶來基(ji)礎(chu)科學(xue)(xue)領域的重大突破。
正式命名
暗(an)物質(zhi)粒子(zi)探測衛(wei)星公開征名(ming)活動由人民網和中(zhong)(zhong)國(guo)科(ke)學院(yuan)國(guo)家空間科(ke)學中(zhong)(zhong)心、中(zhong)(zhong)國(guo)科(ke)學院(yuan)紫(zi)金山天文臺和共(gong)同主辦(ban)，自2015年9月底(di)上線(xian)以(yi)來，共(gong)收到(dao)有效名(ming)稱方案32517個。在(zai)數據(ju)統(tong)計的基礎上，經過專家評委投票，由中(zhong)(zhong)科(ke)院(yuan)批準，將暗(an)物質(zhi)粒子(zi)探測衛(wei)星正式命名(ming)為“悟(wu)空”。
將(jiang)暗(an)物(wu)質粒子探測衛星命(ming)名(ming)為“悟空”，符合將(jiang)科(ke)學(xue)衛星以神話形象命(ming)名(ming)的做(zuo)法(fa)，如美國(guo)的阿波羅、歐洲(zhou)的尤利(li)西斯、中(zhong)國(guo)的玉兔等(deng)。這樣做(zuo)可以借(jie)助傳(chuan)統(tong)文(wen)化，提(ti)升我國(guo)公眾科(ke)學(xue)素養，吸引青(qing)少年熱(re)愛科(ke)學(xue)、探索未(wei)知(zhi)。
“悟(wu)(wu)空(kong)”是中(zhong)國古(gu)典(dian)名著《西游記》中(zhong)齊(qi)天大圣(sheng)的名字，“悟(wu)(wu)”有領悟(wu)(wu)的意思(si)，“悟(wu)(wu)空(kong)”有領悟(wu)(wu)、探索(suo)太(tai)空(kong)之(zhi)意；另一方面，“悟(wu)(wu)空(kong)”的火(huo)眼金睛，猶(you)如暗物質(zhi)粒子探測衛(wei)星(xing)的探測器，可以(yi)在茫(mang)茫(mang)太(tai)空(kong)中(zhong)，識別暗物質(zhi)的蹤影。
成立科學組
2015年10月29日(ri)(ri)至31日(ri)(ri)，由(you)中(zhong)國(guo)科學(xue)(xue)院紫(zi)金(jin)山(shan)天(tian)文臺主(zhu)辦(ban)的第(di)四屆暗物(wu)質(zhi)探測衛星（DAMPE）研(yan)討(tao)會在南京召開。來自(zi)DAMPE主(zhu)要研(yan)制單位(wei)(wei)中(zhong)國(guo)科學(xue)(xue)院紫(zi)金(jin)山(shan)天(tian)文臺、高(gao)能物(wu)理研(yan)究所、近代物(wu)理研(yan)究所、國(guo)家空間科學(xue)(xue)中(zhong)心和中(zhong)國(guo)科學(xue)(xue)技術大學(xue)(xue)以及(ji)國(guo)際合作單位(wei)(wei)瑞士日(ri)(ri)內瓦大學(xue)(xue)、意大利國(guo)家核物(wu)理研(yan)究所、佩魯賈(jia)大學(xue)(xue)、巴(ba)里(li)大學(xue)(xue)、薩倫托大學(xue)(xue)以及(ji)美國(guo)麻省理工學(xue)(xue)院等單位(wei)(wei)50余位(wei)(wei)專家學(xue)(xue)者參加了此次(ci)會議(yi)。
研(yan)討(tao)會(hui)期(qi)間(jian)，常(chang)進正式(shi)宣(xuan)布(bu)暗物(wu)質粒子(zi)探(tan)測(ce)衛(wei)星科學合作組成立(li)。科學合作組在DAMPE科學應(ying)用系統組織下，負責DAMPE探(tan)測(ce)器(qi)運(yun)行(xing)及實驗數(shu)據(ju)的(de)(de)(de)刻(ke)度(du)、重建、物(wu)理(li)分析(xi)。合作組推舉了組織委員(yuan)會(hui)（IB）和(he)執行(xing)委員(yuan)會(hui)（EB），下設運(yun)行(xing)組、軟件組、技術組、物(wu)理(li)分析(xi)組和(he)科學顧問組。會(hui)議最(zui)后，科學應(ying)用系統還對DAMPESW軟件的(de)(de)(de)研(yan)發狀態和(he)分工進行(xing)討(tao)論及確定(ding)，為衛(wei)星成功(gong)發射(she)后的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)處理(li)及分析(xi)、科學目標的(de)(de)(de)實施奠(dian)定(ding)了基(ji)礎。
完成束流實驗
中(zhong)(zhong)國科學(xue)院空間戰略(lve)先導專項“暗物質粒子(zi)探(tan)(tan)測(ce)(ce)衛星”有效載(zai)荷——DAMPE粒子(zi)探(tan)(tan)測(ce)(ce)譜(pu)(pu)儀(yi)初(chu)樣鑒定(ding)件(jian)在(zai)(zai)歐(ou)洲核子(zi)研究中(zhong)(zhong)心(xin)（CERN）進行了(le)為期20天的束流測(ce)(ce)試和標(biao)定(ding)實(shi)驗(yan)(yan)。實(shi)驗(yan)(yan)驗(yan)(yan)證了(le)DAMPE譜(pu)(pu)儀(yi)的能量(liang)響應線性(xing)、能量(liang)分辨(bian)等關鍵指(zhi)標(biao)，取得圓滿成功(gong)。此(ci)次DAMPE譜(pu)(pu)儀(yi)鑒定(ding)件(jian)在(zai)(zai)CERN的束流實(shi)驗(yan)(yan)，是整個暗物質粒子(zi)探(tan)(tan)測(ce)(ce)衛星研制(zhi)中(zhong)(zhong)必不可(ke)缺少的一環，其成功(gong)完成，驗(yan)(yan)證了(le)DAMPE譜(pu)(pu)儀(yi)的軟、硬件(jian)功(gong)能完備正確、系統工作可(ke)靠、科學(xue)探(tan)(tan)測(ce)(ce)數(shu)據可(ke)信、性(xing)能達標(biao)；并為正樣飛(fei)行件(jian)在(zai)(zai)軌運行物理數(shu)據的分析提(ti)供了(le)依(yi)據，保證了(le)未來(lai)科學(xue)成果的可(ke)信度。
完成(cheng)測試在軌交付
2016年3月17日，我國空間科學系列首(shou)發星暗物質(zhi)粒(li)子探測(ce)衛星“悟空”圓(yuan)滿完成(cheng)三個月的在(zai)軌(gui)測(ce)試任務，順利交付用(yong)戶單(dan)位。
經過三個月的(de)(de)在軌測(ce)試，衛星(xing)的(de)(de)四大科學載荷——塑閃陣列探測(ce)器、硅陣列探測(ce)器、BGO量能器和(he)中子(zi)探測(ce)器功能性能穩(wen)定(ding)，上注至衛星(xing)的(de)(de)全部指(zhi)令均正確(que)執行，星(xing)地鏈(lian)路通暢，完成了所有(you)既定(ding)的(de)(de)測(ce)試項目，衛星(xing)各項技術指(zhi)標(biao)達到或超(chao)過了預期。
國外現狀
直(zhi)接探測(ce)測(ce)量(liang)(liang)的(de)是暗物(wu)質粒(li)子(zi)(zi)和原(yuan)子(zi)(zi)核碰(peng)撞后原(yuan)子(zi)(zi)核的(de)反(fan)沖信(xin)號。核反(fan)沖信(xin)號一般(ban)通(tong)過測(ce)量(liang)(liang)聲子(zi)(zi)、光(guang)和電荷這三類信(xin)號獲得。國際(ji)上已經(jing)開展的(de)實驗有(you)很多，如Xenon，CoGeNT ，CDMS ，DAMA等。
中(zhong)國科(ke)學(xue)院(yuan)遙(yao)感(gan)與數(shu)字地(di)球(qiu)所(suo)所(suo)屬的中(zhong)國遙(yao)感(gan)衛星地(di)面(mian)站(zhan)喀(ka)什站(zhan)已于(yu)12月(yue)20日8時(shi)45分(fen)成功(gong)跟蹤、接收(shou)到我國首(shou)顆暗物質(zhi)粒子(zi)探測衛星“悟空(kong)”的首(shou)軌X頻段(duan)下行數(shu)據，到8時(shi)52分(fen)完成任務數(shu)據的接收(shou)、記錄，并(bing)傳(chuan)輸至(zhi)中(zhong)國科(ke)學(xue)院(yuan)國家空(kong)間科(ke)學(xue)中(zhong)心。這一(yi)成功(gong)接收(shou)，標志著“悟空(kong)”和地(di)面(mian)站(zhan)星地(di)之間的數(shu)據傳(chuan)輸鏈路正(zheng)式開通。
2015年12月(yue)24日17時55分，我國科(ke)(ke)學(xue)衛(wei)星(xing)系列首發星(xing)——暗物質(zhi)粒子探(tan)測衛(wei)星(xing)“悟(wu)空”升空后第7天，經(jing)衛(wei)星(xing)平臺測試(shi)、有效載荷管理(li)器(qi)加電(dian)測試(shi)、科(ke)(ke)學(xue)探(tan)測器(qi)高壓加電(dian)測試(shi)后，第一(yi)批科(ke)(ke)學(xue)數據成(cheng)功(gong)下傳至中(zhong)科(ke)(ke)院國家空間科(ke)(ke)學(xue)中(zhong)心空間科(ke)(ke)學(xue)任務(wu)大廳。
接收(shou)到的(de)數(shu)據顯示，暗物質衛星的(de)四(si)大科學(xue)載荷(he)：塑閃陣列探(tan)測(ce)器、硅陣列探(tan)測(ce)器、BGO量(liang)能器、中子(zi)探(tan)測(ce)器探(tan)測(ce)到的(de)高能電子(zi)和(he)伽馬射線計數(shu)與地面(mian)預測(ce)計數(shu)率一(yi)致，表明暗物質衛星的(de)有(you)效載荷(he)已開始正常工作(zuo)。
2016年3月17日(ri)(ri)，我國空間科學系(xi)列(lie)首發星暗物(wu)質(zhi)(zhi)粒(li)(li)子探(tan)(tan)測衛星“悟(wu)空”圓滿(man)完(wan)成三個(ge)月的(de)在軌(gui)測試任務，順(shun)利(li)交付用戶(hu)單位。暗物(wu)質(zhi)(zhi)衛星自2015年12月20日(ri)(ri)接(jie)收到第(di)一幀(zhen)數(shu)(shu)傳數(shu)(shu)據(ju)(ju)以來(lai)，衛星地面支(zhi)撐系(xi)統累計(ji)(ji)接(jie)收數(shu)(shu)據(ju)(ju)494軌(gui)，累計(ji)(ji)接(jie)收原始數(shu)(shu)據(ju)(ju)文件(jian)約2.4TB，生成科學數(shu)(shu)據(ju)(ju)產品(pin)41類，總計(ji)(ji)110606個(ge)，數(shu)(shu)據(ju)(ju)產品(pin)總量約5.5TB。截至2016年3月17日(ri)(ri)，暗物(wu)質(zhi)(zhi)衛星在軌(gui)飛行(xing)92天，共探(tan)(tan)測到4.6億個(ge)高(gao)能粒(li)(li)子，完(wan)成了(le)三分(fen)之二天區的(de)掃(sao)描(miao)。
2021年9月7日(ri)，國(guo)家空間科(ke)學(xue)數(shu)據中心與中國(guo)科(ke)學(xue)院紫(zi)金山(shan)天文(wen)臺(tai)聯合公開發布(bu)“悟空”號暗物質粒子(zi)(zi)探(tan)測衛星首批(pi)伽馬(ma)光子(zi)(zi)科(ke)學(xue)數(shu)據。
超大質(zhi)量(liang)黑(hei)洞是(shi)宇宙(zhou)中廣泛存在的(de)一類(lei)(lei)天體，它們的(de)質(zhi)量(liang)是(shi)太陽的(de)幾十萬至(zhi)數百億倍(bei)，幾乎在每個大星系(xi)(xi)、包(bao)括人類(lei)(lei)身處的(de)銀河系(xi)(xi)中心，都存在至(zhi)少一個這樣(yang)的(de)黑(hei)洞。有些巨型黑(hei)洞在宇宙(zhou)極早(zao)期就已(yi)經存在，它們如何形成、演變、反作用于星系(xi)(xi)，至(zhi)今仍是(shi)未解之謎。但人類(lei)(lei)研究(jiu)這些碩大的(de)“宇宙(zhou)妖怪”并非毫無辦(ban)法。
科(ke)學(xue)家已(yi)經發現，有一(yi)部分超(chao)大質量黑洞并(bing)非(fei)一(yi)直悄無(wu)(wu)聲息，而會肆無(wu)(wu)忌憚地“大吃(chi)大喝”：它們吞噬的物質聚集形成(cheng)吸積盤、并(bing)且產(chan)生(sheng)強有力的噴流，使黑洞表現得異常明亮。這一(yi)類(lei)天體也被稱作活動星系核，它們正是人類(lei)解開黑洞之謎的鑰匙。
CTA 102就(jiu)是一個著名的(de)活動星系核。它于(yu)1963年(nian)被(bei)首次(ci)發現，其黑(hei)洞(dong)質量約(yue)為太(tai)陽(yang)的(de)8.5億(yi)倍，與太(tai)陽(yang)系距離(li)約(yue)為80億(yi)光(guang)年(nian)。科學記(ji)錄顯示，CTA 102上一次(ci)比較劇烈(lie)的(de)活動發生(sheng)在2012年(nian)。
我國于2015年底發射(she)(she)的(de)(de)暗物質粒子(zi)探(tan)測衛星“悟(wu)空”，主要目標就是(shi)通過空間(jian)觀(guan)測宇宙(zhou)射(she)(she)線(xian)和伽馬射(she)(she)線(xian)，來探(tan)索(suo)宇宙(zhou)暗物質和類(lei)似黑洞這樣的(de)(de)宇宙(zhou)“妖怪”。紫金山(shan)天(tian)文臺暗物質衛星團(tuan)隊介紹(shao)，自2016年10月(yue)以來，“悟(wu)空”頻繁捕捉到(dao)(dao)來自CTA 102的(de)(de)伽馬射(she)(she)線(xian)輻射(she)(she)。特(te)別是(shi)11月(yue)23日以后(hou)，“悟(wu)空”記(ji)錄到(dao)(dao)明顯增強的(de)(de)伽馬射(she)(she)線(xian)爆發現象(xiang)，這一爆發在12月(yue)16日達到(dao)(dao)峰(feng)值。記(ji)錄到(dao)(dao)的(de)(de)最高光子(zi)能(neng)量(liang)約620億電子(zi)伏(fu)特(te)，相當于靜(jing)止質子(zi)等效(xiao)能(neng)量(liang)的(de)(de)66倍。
這一觀(guan)測(ce)結果也得到其他設備(bei)的(de)印證。紫金(jin)山天(tian)文臺1米近地天(tian)體巡天(tian)望遠(yuan)鏡也觀(guan)測(ce)到CTA 102的(de)此輪爆發(fa)。根據望遠(yuan)鏡記錄，2016年6月(yue)18日至12月(yue)20日之間(jian)，CTA 102亮度持續增強。
2016年12月(yue)29日，中科(ke)院紫金山天(tian)文臺通報，暗物(wu)質粒(li)子探(tan)測(ce)(ce)衛星(xing)“悟空”近(jin)兩個月(yue)內頻繁記錄到來自超大(da)質量黑洞CTA 102的(de)伽(jia)馬射(she)線爆(bao)發。這是(shi)暗物(wu)質衛星(xing)科(ke)研團隊自衛星(xing)上(shang)天(tian)后(hou)首次發布觀(guan)(guan)測(ce)(ce)成果。“悟空”觀(guan)(guan)測(ce)(ce)到的(de)現象表明(ming)，黑洞CTA 102正(zheng)經歷(li)新一輪活躍(yue)期(qi)。
“CTA 102是‘“悟(wu)空”’捕獲的第一個‘小妖(yao)’，我(wo)們將持續監測它的活(huo)動(dong)。相(xiang)信借(jie)助(zhu)‘“悟(wu)空”’的火眼金睛，未來還能‘抓獲’更多(duo)的‘宇宙妖(yao)怪’，為人類認識(shi)宇宙萬(wan)象(xiang)提供(gong)有力(li)的幫助(zhu)。”暗(an)物質衛星項目團隊成(cheng)員(yuan)徐遵磊說(shuo)。
2017年11月30日，國際權(quan)威學術期(qi)刊《自然》在線發(fa)表，暗物質粒子探(tan)測衛星“悟空”有充分數據證實，在太空中(zhong)測量到了電子宇宙射(she)線的(de)一處(chu)異(yi)常(chang)波動。這一波動此前從未被觀測到，意(yi)味著中(zhong)國科學家(jia)取(qu)得一項開創性發(fa)現，且有可能與暗物質相關。
2021年5月(yue)19日，中國暗物質(zhi)衛(wei)星項目團隊公布科(ke)學(xue)成(cheng)果。基于(yu)四年半(ban)的(de)在軌(gui)觀測(ce)數據，“悟空”繪出(chu)迄今最精確(que)的(de)高能(neng)(neng)氦原子核宇(yu)宙(zhou)射線能(neng)(neng)譜，并觀察到能(neng)(neng)譜新結構。這一發現可能(neng)(neng)預示存(cun)在一處未(wei)知的(de)宇(yu)宙(zhou)射線源(yuan)。
2021年5月19日，中科院(yuan)紫(zi)金山天文(wen)臺(tai)發布“悟空(kong)”號最新研究成果(guo)(guo)(guo)：獲得氦核宇(yu)宙(zhou)線70 GeV至80 TeV能(neng)(neng)段的(de)精(jing)確(que)能(neng)(neng)譜測量(liang)(liang)結果(guo)(guo)(guo)并發現(xian)能(neng)(neng)譜新結構。這是國際上利用空(kong)間實驗實現(xian)對10 TeV以上能(neng)(neng)段氦核宇(yu)宙(zhou)線能(neng)(neng)譜的(de)首次精(jing)確(que)測量(liang)(liang)。“悟空(kong)”號的(de)結果(guo)(guo)(guo)對揭示高能(neng)(neng)宇(yu)宙(zhou)線的(de)起(qi)源以及(ji)加(jia)速機制具有十分重要的(de)意義(yi)。
2021年(nian)9月7日，國(guo)家空間科(ke)學(xue)數(shu)據(ju)(ju)中心(xin)(xin)與(yu)中國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)紫金山(shan)天文臺聯合公開(kai)發布“悟(wu)空”號(hao)暗(an)物質(zhi)粒子探測衛星首批伽馬(ma)(ma)光(guang)子科(ke)學(xue)數(shu)據(ju)(ju)。此次公開(kai)發布2016年(nian)1月1日-2018年(nian)12月31日的(de)(de)伽馬(ma)(ma)光(guang)子科(ke)學(xue)數(shu)據(ju)(ju)（共計(ji)99864個事例），以及與(yu)其相關的(de)(de)衛星狀態文件（共計(ji)1096條記錄）。相關科(ke)學(xue)數(shu)據(ju)(ju)可通過國(guo)家空間科(ke)學(xue)數(shu)據(ju)(ju)中心(xin)(xin)或中國(guo)科(ke)學(xue)院(yuan)紫金山(shan)天文臺獲取。后續，研究單位將持續發布伽馬(ma)(ma)光(guang)子科(ke)學(xue)數(shu)據(ju)(ju)，開(kai)展數(shu)據(ju)(ju)分(fen)析與(yu)應用(yong)技術及工具的(de)(de)研發，為公眾提供更(geng)多樣、更(geng)精細、更(geng)透(tou)明的(de)(de)數(shu)據(ju)(ju)共享與(yu)應用(yong)服務。
2017年(nian)12月底，“悟(wu)空”號衛(wei)星出現的一場意外狀況(kuang)，導致其接收到的數據(ju)量(liang)突(tu)然銳減；經過30名隊友19個小時的緊張忙碌，“悟(wu)空”號恢復正常(chang)。
2015年12月17日升空(kong)(kong)工(gong)作(zuo)，原計劃在(zai)天運行(xing)3年，但““悟(wu)空(kong)(kong)”將延期服役(yi)至2020年。2019年10月，暗物質衛星首席科學(xue)家(jia)(jia)常進說，衛星在(zai)軌運行(xing)近(jin)4年來(lai)，各有效載荷運行(xing)良好，已總計獲取約70億個(ge)粒子的信息，關鍵科學(xue)工(gong)作(zuo)正(zheng)在(zai)持續推進。從研究成果來(lai)看，與國(guo)際同類探測(ce)器(qi)比較，“悟(wu)空(kong)(kong)”繪出的質子宇(yu)宙線能譜，在(zai)1-100 TeV能段精度最高(gao)，其能量上限，比著名物理學(xue)家(jia)(jia)丁(ding)肇中領(ling)導的阿爾法磁譜儀實驗(yan)高(gao)出約50倍(bei)，比日本學(xue)者(zhe)領(ling)銜(xian)的量能器(qi)電子望遠鏡(jing)實驗(yan)高(gao)出10倍(bei)。
““悟(wu)空”將延期服役至(zhi)2020年，同(tong)時(shi)我們也已經在為下一代空間(jian)高能(neng)伽馬和(he)粒子(zi)探(tan)測實驗做準備。”范一中透露(lu)，團隊已經在開展(zhan)關鍵技術(shu)預研，新(xin)的探(tan)測器將改進設計(ji)，強(qiang)化低能(neng)粒子(zi)篩(shai)選能(neng)力(li)和(he)伽馬射(she)線探(tan)測能(neng)力(li)等，預計(ji)總(zong)探(tan)測效能(neng)達到10倍以上。
“悟空”號(hao)的設計(ji)壽命為(wei)3年，探測(ce)器及(ji)衛星平臺運行狀態良好，已于2019年1月正式進行首(shou)次延(yan)壽運行，為(wei)期2年。基于“悟空”號(hao)優異的工作(zuo)狀態，有望再次延(yan)壽運行。
2020年(nian)12月(yue)17日，暗物質粒子探測(ce)衛星“悟空”科研(yan)團隊(dui)宣布，鑒于衛星運行情況良(liang)好，項目團隊(dui)已與各保(bao)障(zhang)部(bu)門商定，再次將(jiang)其(qi)“服役期”延長(chang)1年(nian)。
歲月靜好
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