寻找暗物质 看”悟空“搭载哪些精密仪器

卫星副总设计师安琪告诉记者，寻找整个卫星的暗物探测器有4.2万路电子学读出电路，168路高压电源，悟空接近8万路探测器通道数，搭载其复杂程度，精密超过我国地面最复杂的仪器加速器实验装置(北京谱仪)。他说，寻找要将所有探测器及其电子学安装在1个立方米的暗物空间内，技术难度超过了我国目前所有的悟空上天高能探测设备。

2015年12月18日8时12分，搭载我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空，精密卫星顺利进入预定转移轨道。仪器不久后，寻找这位暗物质猎手将张开“火眼金睛”，暗物寻找暗物质粒子存在的悟空证据。

暗物质和暗能量，被科学家称为“笼罩在21世纪物理学上空的两片乌云”。目前，我国和多个国家已着手筹建或实施多个暗物质探测实验项目，其研究成果将可能带来基础科学领域的重大突破。根据“悟空”的师父、暗物质卫星首席科学家常进的说法，“悟空”是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。

“悟空”由中科院微小卫星创新研究院负责总研制，中科院紫金山天文台等科研单位共同参加有效载荷、科学应用等工程项目研制工作。

“悟空”看上去并不大，仅有一立方米大，相当于一张办公桌的大小。体积虽小，装下的东西却堪比一个地上的大科学装置。卫星副总设计师安琪告诉记者，整个卫星的探测器有4.2万路电子学读出电路，168路高压电源，接近8万路探测器通道数，其复杂程度，超过我国地面最复杂的加速器实验装置(北京谱仪)。他说，要将所有探测器及其电子学安装在1个立方米的空间内，技术难度超过了我国目前所有的上天高能探测设备。

至于“悟空”的“眼睛”，即卫星的有效载荷——高能粒子探测器“望远镜”，则重1.4吨，整星重1.9吨，载荷平台比达到2.8。根据载荷特点，卫星借鉴哈勃望远镜的设计理念，采用以载荷为中心的设计方案，探测器位于整星中心，电子学机箱及平台各单机均布于探测器周围的隔板上。

从外表看上去，“悟空”从顶部到底部主要由塑闪阵列探测器、硅阵列探测器、BGO量能器和中子探测器构成，4种探测器一层层组装，像一个倒立的四层蛋糕。卫星系统总设计师李华旺告诉记者，这4个探测器各司其职，又联合执行任务，可高精度地测量入射粒子的种类、方向、能量和电荷。

根据设想，“悟空”进入太空后，将在500公里太阳同步轨道上采取两种观测模式：前两年采用巡天观测模式，由于暗物质可能存在于全天区的任何区域，所以第一阶段对全天区进行扫描。两年后，“悟空”转入定向观测模式，根据全天区探测结果分析出暗物质最可能出现的区域，并针对这些区域开展定向观测。

这3年里，“悟空”每天都将观测500万个高能粒子，传回16G数据量，地面也将有100余人的科学家团队来分析研究数据。首批科学成果可能在6个月至1年后发布。常进说，一旦勾勒出的“伽马射线能谱”反映出与以往类似的谱线极段等特征，就意味着获得暗物质粒子存在的强有力证据。

当然，他也表示，没有人能百分之百保证找到暗物质，“但只要卫星工作正常，就为我们打开了一扇观测宇宙的新窗口，必然会发现很多新奇的现象。”

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