“悟空”巡天 有望揭开暗物质神秘面纱

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已往的几天，当全国上下都在庆祝国庆、中秋佳节时，天上那只“猴子”依旧奔跑在太阳同步轨道上，忙忙碌碌。

而500公里之下的中国科学院紫金山天文台“悟空”号科研团队，在首席科学家常进院士的率领下也没闲着，正在深入剖析宇宙线和伽马射线数据。

从2015年12月20日吸收到第一帧数传数据，至2020年9月30日，“悟空”号卫星已在轨航行1746天，完成了全天区的第9遍扫描，共探测并处理了约86.9亿个高能粒子。

“‘悟空’号的设计寿命为3年，现在探测器及卫星平台运行状态优越，已于2019年1月正式举行首次延寿运行，为期2年。基于悟空号现在优异的事情状态，有望于2021年1月再次延寿运行。”团队负责人之一、范一中研究员告诉科技日报记者。

美猴王的“水晶棒”将拨开暗物质“乌云”

2015年12月17日8时12分，我国在酒泉卫星发射中央用长征二号丁运载火箭乐成将中国科学卫星系列首发星——暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空。

“这是中国科学家首次在太空中放置自己的高分辨率高能空间望远镜。”常进说，“它有望深刻地改变人类的宇宙观，实现空间科学重大突破。”

“悟空”的使命是寻找宇宙暗物质。科学家推测，宇宙中95%以上是暗物质和暗能量，其中暗物质占26.8%。暗物质不发光、不发出电磁波、不介入电磁相互作用，它无法用任何光学或电磁波观察装备直接“看”到。

人类探测暗物质的方式主要分为三类：一是对撞机探测，主要有欧洲核子中央的大型强子对撞机；二是在地下举行的直接探测，我国在四川锦屏山地下实验室中正在开展相关实验；三是间接探测，主要在空间举行。

“悟空”卫星就是接纳第三种方式。物理学家们以为，暗物质粒子碰撞后会发生高能粒子，如伽马射线、正负电子、正反质子、中微子等。暗物质卫星能正确探测这些粒子，通过其能谱、空间漫衍来寻找暗物质粒子存在的证据。

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现在，国际上有三个著名的暗物质探测器，“悟空”是天下上迄今为止观察能段局限最宽、能量分辨率最优的空间探测器。

以《西游记》中美猴王的名字命名的卫星“悟空”，没有携带金箍棒，却带了300多根“水晶棒”。

“悟空”卫星的BGO能量器包罗308根纵横交错的晶体，每一根都有2.5厘米见方、60厘米长，是天下最长的BGO晶体。这些漂亮的“水晶棒”能够丈量入射粒子的能量，从而获取宇宙粒子的蛛丝马迹。

“年富力强”的“悟空”还将继续服役

天天早晨和薄暮，“悟空”都市途经中国上空。位于密云、喀什、三亚的三个数据吸收站，天天要吸收它回传的约16G数据。而“悟空”号科研团队就是要从日积月累的海量数据中剖析出有价值的科学功效。

早在2017年，“悟空”号科研团队就已向天下展示出首批功效：正确丈量的太空中的电子宇宙射线能谱。2019年，团队再次宣布了对质子宇宙射线能谱的正确丈量效果，发现能谱上存在一处新的结构。科学家们推测，这可能是相近某宇宙射线源的印记。

科学家从宇宙射线能谱中得出的判断是否准确，有两个相关因素：一是累积的数据量，二是靠山的滋扰性。数据量固然多多益善，而靠山滋扰则是越低越好。

因此，常进院士的生涯纪律就是早上醒来先看前一天卫星数据的总结报告，每晚看完当天已下载数据的剖析才气入眠。

现在，“悟空”号科研团队正开展氦核宇宙射线能谱剖析。“我们发现氦核能谱也存在类似质子谱的拐折结构，这为我们进一步明白宇宙射线起源这一世纪谜题提供了主要数据。”紫金山天文台袁强研究员告诉记者。

此外，“悟空”号团队还在伽马射线数据中征采暗物质信号，并正努力推动下一代暗物质粒子探测卫星——“甚大面积伽马射线空间望远镜（VLAST）”的关键技术攻关。

据范一中先容，“悟空”设计寿命为3年，现在已经超期服役近2年，但它看起来依旧“年富力强”，有望再次延伸事情时间。