中国首颗暗物质卫星“悟空”发射升空
12月17日8时12分，中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，卫星顺利进入预定转移轨道。此次发射任务圆满成功，标志着中国空间科学研究迈出重要一步。“悟空”暗物质粒子探测卫星是中国科学院空间科学战略性先导科技专项中首批立项研制的4颗科学实验卫星之一，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。中新社记者张素 摄
专家解析中国暗物质粒子探测卫星如何“弃明投暗”
中国暗物质粒子探测卫星17日在酒泉成功发射，一时间“暗”成为热搜字。记者采访相关专家，解析这颗卫星如何“弃明投暗”。
若明若暗：预示着物理学的又一次革命
暗物质是什么？暗物质粒子探测卫星首席科学家常进的解释是“不发光，不发出电磁波，无法用任何光学或电磁观测设备直接‘看’到”。
最早“发现”暗物质的是瑞士天文学家茨威基。20世纪30年代，他提出“在星系团中看得见的星系占总质量的1/300以下，而99%以上的质量是看不见的”。随后的宇宙观测结果逐渐验证该观点的可信性。
由于暗物质等新发现动摇了已有理论假设，人类如今依然面临“宇宙是由什么构成的”这一难题。根据最新天文观测结果，宇宙被分为普通物质(5%)、暗物质(26.8%)、暗能量(68.3%)。
“了解暗物质的性质，对于我们理解宇宙中星系、星系团等如何在宇宙演化过程中形成具有重要的意义。”中国科学院高能物理所研究员张新民说。另一方面，人类虽已面向普通物质建立了标准模型，“暗物质是目前最明确的突破了标准模型的观测现象，将带我们走进基本粒子更深入细微的结构”。
包括诺贝尔物理学奖得主李政道在内的学者认为，当前物理学面临的状况与19世纪末、20世纪初诞生相对论和量子力学时类似，暗物质便是一个关键突破口。
暗送秋波：三种探测方法互为补充
科学家称，虽然从未直接‘看到’宇宙中存在这种物质，但却发现了由于这种物质的引力作用对于其他可见的物质运动的影响。
暗物质粒子探测卫星项目组成员冯磊介绍，支持暗物质假说主要观测证据之一是旋转曲线，“漩涡星系的吸引力所需质量远远超出观测到的物质总量，由此推断另外一种物质存在”。而宇宙线在通过大质量的物质周围时发生偏转，在子弹头星系团发现导致光线发生偏转的地方没有“看得见的物质”，也是暗物质存在的旁证。
目前探测暗物质粒子方法大致有三种。第一是已知标准模型粒子和暗物质粒子相互作用的直接探测，比如欧洲核子中心的大型强子对撞机。第二是标准模型粒子之间相互作用产生暗物质，比如欧洲DAMA团队、美国LUS团队和中国四川锦屏团队。第三是暗物质粒子和暗物质粒子相互作用的间接探测，比如放置在国际空间站的阿尔法磁谱仪2号、日本量能器电子望远镜、中国暗物质粒子探测卫星。
常进说，这三种方法互为补充、互相印证。“如果在太空找到一种暗物质粒子，而它的质量超过现有加速器的能量上限，意味着必须再提高加速器能量”。
柳暗花明：打开窗阳光就会照进来
从20世纪30年代至今，科学家们通过观测暗物质如何影响普通物质，模拟其引力效应，对其性质有了初步推断，比如电中性、密度小、速度快，测算暗物质粒子每秒运动速度为220千米，应来自于宇宙大爆炸并播下宇宙丝状结构的“种子”，其分布可能不均匀等。
“由于人们不了解暗物质，不得已称它们‘暗’。一旦发现了它们是什么，随着研究的深入将会赋予新发现粒子很多名字。”中国科学院国家空间科学中心主任吴季说。
不过，暗物质究竟何时发现仍难以估计。常进说，中国暗物质粒子探测卫星将寻找暗物质粒子湮灭或衰变产物，但湮灭必须积累到一定程度，或是仪器灵敏度足够高时才有可能发现，也无法使用单一标准衡量“观测到什么就表明是暗物质”。
“探测器是一个望远镜。一旦正常工作，相当于为我们打开一扇新的窗口，阳光就会照进来。”常进说这扇窗将会看到清晰的物理构成，必然逮到许多新奇的物理现象。暗物质粒子探测卫星顺利完成、发射、运行也标志着中国正式加入到空间科学探索的大国行列。
中国空间科学卫星系列首发星、暗物质卫星成功发射升空！暗物质卫星具有世界先进的探测器，有助于我国科学家在全球竞争中尽早地捕获神秘的暗物质。这标志中国空间科学研究已进入全面探索阶段。央视记者陈勃 何椿 图片来源：央视新闻官微
中国暗物质卫星“悟空”诞生记
得名于中国古典名著《西游记》里的孙悟空，中国暗物质粒子探测卫星“悟空”17日在酒泉成功发射。记者综观此“悟空”诞生始末，与家喻户晓的“美猴王”倒真有几分相似。
“悟空”出世
《西游记》开篇云：“有一座花果山，山上有一仙石，石产一卵，见风化一石猴，在那里拜四方。”
暗物质粒子探测卫星“悟空”始于2011年1月11日正式启动的首批战略性先导科技专项。该卫星首席科学家常进介绍，卫星体积为1.5米×1.5米×1.2米，整星质量1.85吨，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，“四种探测器一层层组装，像是一个倒立的四层蛋糕”。
为提升该卫星的关注度，科学家们通过网络公开征名，共收到有效名称方案32517个。在数据统计的基础上经过专家评委投票，由中国科学院批准，正式命名为“悟空”。
来自宁波市天文爱好者协会的林磊是“悟空”提名者之一，他解释“既借助孙悟空的‘火眼金睛’形容探测器识别暗物质，也因‘悟空’与‘嫦娥’、‘天宫’一样均是明显的中国符号”。
神通广大
传闻孙悟空拜菩提祖师为师，习得七十二变、筋斗云等技艺。“悟空”暗物质粒子探测卫星也不遑多让。常进说，卫星有效载荷达1.4吨，整体结构复杂，共包含近8万路电子学信号通道，“这是迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间探测器”。
暗物质粒子探测卫星工程卫星系统总师李华旺说，四种探测器各有所长。比如塑闪阵列探测器采用了中国自主研制的世界最大闪烁体，BGO量能器里有308根中国科学家培养出的世界最长BGO晶体。
“悟空”的本领已得到多方肯定。在方案阶段至正样阶段，它曾赴欧洲核子中心进行了4次束流标定试验。卫星系统副总设计师安琪形容这个过程“就像是拿自己的秤去国家计量单位校准”，最终确定“悟空”观测能段范围覆盖0.5GeV—10TeV。
“悟空”还很“物美价廉”。它的研制费用是已有的阿尔法磁谱仪2号的1/20，是美国FERMI卫星的1/7。
飞天取经
《西游记》里的孙悟空随唐僧历经九九八十一难，从西天取得真经。“悟空”暗物质粒子探测卫星也承载重任，要到茫茫宇宙求证暗物质的存在。
12月17日，“悟空”搭乘长征二号丁型火箭顺利升空，进入高约500千米的太阳同步轨道。李华旺说，接下来将进行卫星在轨测试，“对载荷进行在轨数据测量，确保传下来的数据都是真实准确的”。
根据设想，卫星将围绕地球旋转，四层科学探测器面朝太空，全面接受来自四面八方的高能电子和伽马射线。它日均观测500万个高能粒子，每日传回数据量约16G。
“卫星将观测暗物质粒子和暗物质粒子相互作用。”常进说，比如暗物质湮灭或衰变的产物，反推暗物质的物理性质及空间分布。常进曾研制出小探测器，搭载长期停留大气层上空的气球，观测到高能谱段的“奇异现象”。他期待“悟空”在太空积累更多数据，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，意味着获得暗物质粒子存在的强有力证据。
斗战胜佛
“看到‘悟空’这名字，‘天宫一号’肯定心情复杂。”有网友借用“孙猴子大闹天宫”的典故说。不过细读《西游记》可知，孙悟空的结局功德圆满，获封“斗战胜佛”，也就是“最高的悟道者”。
在科学家们看来，发射“悟空”及空间科学先导专项系列卫星并不是要与其他进行空间探索的国家“争霸”，而是源于高技术发展和经济转型的内在动力。“空间科学领域的创新是我国创新驱动发展不可或缺的一部分。”中国科学院国家空间科学中心主任吴季说，空间科学对航天技术、经济社会带来的推动作用显而易见。
根据相应的数据发布办法，“悟空”及其它科学卫星所获数据将会共享。“难以想象如果没有中国的参与，空间天文学领域能否在未来发展得更好。”曾因发现宇宙加速膨胀而获得2011年诺贝尔物理学奖的天文学家布莱恩·施密特在受访时说，他期待与中国及世界各国的空间科学家一起探索宇宙，使科学界乃至人类社会最终受益。
12月17日8时12分，中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，卫星顺利进入预定转移轨道。此次发射任务圆满成功，标志着中国空间科学研究迈出重要一步。“悟空”暗物质粒子探测卫星是中国科学院空间科学战略性先导科技专项中首批立项研制的4颗科学实验卫星之一，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。中新社记者张素 摄
12月17日8时12分，中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，卫星顺利进入预定转移轨道。此次发射任务圆满成功，标志着中国空间科学研究迈出重要一步。“悟空”暗物质粒子探测卫星是中国科学院空间科学战略性先导科技专项中首批立项研制的4颗科学实验卫星之一，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。中新社记者张素 摄
中国首颗暗物质卫星“悟空”发射升空
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