衛(wèi)星副總設(shè)計(jì)師安琪告訴記者，整個(gè)衛(wèi)星的探測(cè)器有4.2萬(wàn)路電子學(xué)讀出電路，168路高壓電源，接近8萬(wàn)路探測(cè)器通道數(shù)，其復(fù)雜程度，超過(guò)我國(guó)地面最復(fù)雜的加速器實(shí)驗(yàn)裝置(北京譜儀)。他說(shuō)，要將所有探測(cè)器及其電子學(xué)安裝在1個(gè)立方米的空間內(nèi)，技術(shù)難度超過(guò)了我國(guó)目前所有的上天高能探測(cè)設(shè)備。
2015年12月18日8時(shí)12分，我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星“悟空”發(fā)射升空，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。不久后，這位暗物質(zhì)獵手將張開(kāi)“火眼金睛”，尋找暗物質(zhì)粒子存在的證據(jù)。
暗物質(zhì)和暗能量，被科學(xué)家稱為“籠罩在21世紀(jì)物理學(xué)上空的兩片烏云”。目前，我國(guó)和多個(gè)國(guó)家已著手籌建或?qū)嵤┒鄠€(gè)暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，其研究成果將可能帶來(lái)基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的重大突破。根據(jù)“悟空”的師父、暗物質(zhì)衛(wèi)星首席科學(xué)家常進(jìn)的說(shuō)法，“悟空”是目前世界上觀測(cè)能段范圍最寬、能量分辨率最優(yōu)的暗物質(zhì)粒子探測(cè)衛(wèi)星。
“悟空”由中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院負(fù)責(zé)總研制，中科院紫金山天文臺(tái)等科研單位共同參加有效載荷、科學(xué)應(yīng)用等工程項(xiàng)目研制工作。
“悟空”看上去并不大，僅有一立方米大，相當(dāng)于一張辦公桌的大小。體積雖小，裝下的東西卻堪比一個(gè)地上的大科學(xué)裝置。衛(wèi)星副總設(shè)計(jì)師安琪告訴記者，整個(gè)衛(wèi)星的探測(cè)器有4.2萬(wàn)路電子學(xué)讀出電路，168路高壓電源，接近8萬(wàn)路探測(cè)器通道數(shù)，其復(fù)雜程度，超過(guò)我國(guó)地面最復(fù)雜的加速器實(shí)驗(yàn)裝置(北京譜儀)。他說(shuō)，要將所有探測(cè)器及其電子學(xué)安裝在1個(gè)立方米的空間內(nèi)，技術(shù)難度超過(guò)了我國(guó)目前所有的上天高能探測(cè)設(shè)備。
至于“悟空”的“眼睛”，即衛(wèi)星的有效載荷——高能粒子探測(cè)器“望遠(yuǎn)鏡”，則重1.4噸，整星重1.9噸，載荷平臺(tái)比達(dá)到2.8。根據(jù)載荷特點(diǎn)，衛(wèi)星借鑒哈勃望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)理念，采用以載荷為中心的設(shè)計(jì)方案，探測(cè)器位于整星中心，電子學(xué)機(jī)箱及平臺(tái)各單機(jī)均布于探測(cè)器周?chē)母舭迳稀?/p>
從外表看上去，“悟空”從頂部到底部主要由塑閃陣列探測(cè)器、硅陣列探測(cè)器、BGO量能器和中子探測(cè)器構(gòu)成，4種探測(cè)器一層層組裝，像一個(gè)倒立的四層蛋糕。衛(wèi)星系統(tǒng)總設(shè)計(jì)師李華旺告訴記者，這4個(gè)探測(cè)器各司其職，又聯(lián)合執(zhí)行任務(wù)，可高精度地測(cè)量入射粒子的種類、方向、能量和電荷。
根據(jù)設(shè)想，“悟空”進(jìn)入太空后，將在500公里太陽(yáng)同步軌道上采取兩種觀測(cè)模式：前兩年采用巡天觀測(cè)模式，由于暗物質(zhì)可能存在于全天區(qū)的任何區(qū)域，所以第一階段對(duì)全天區(qū)進(jìn)行掃描。兩年后，“悟空”轉(zhuǎn)入定向觀測(cè)模式，根據(jù)全天區(qū)探測(cè)結(jié)果分析出暗物質(zhì)最可能出現(xiàn)的區(qū)域，并針對(duì)這些區(qū)域開(kāi)展定向觀測(cè)。
這3年里，“悟空”每天都將觀測(cè)500萬(wàn)個(gè)高能粒子，傳回16G數(shù)據(jù)量，地面也將有100余人的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)來(lái)分析研究數(shù)據(jù)。首批科學(xué)成果可能在6個(gè)月至1年后發(fā)布。常進(jìn)說(shuō)，一旦勾勒出的“伽馬射線能譜”反映出與以往類似的譜線極段等特征，就意味著獲得暗物質(zhì)粒子存在的強(qiáng)有力證據(jù)。
當(dāng)然，他也表示，沒(méi)有人能百分之百保證找到暗物質(zhì)，“但只要衛(wèi)星工作正常，就為我們打開(kāi)了一扇觀測(cè)宇宙的新窗口，必然會(huì)發(fā)現(xiàn)很多新奇的現(xiàn)象。”
