“悟”了就知天不“空”——“悟空”遨游太空700天记忆

  原标题：“悟”了就知天不“空”——“悟空”遨游太空700天记忆

  新华社南京11月30日电（记者蒋芳 蔡玉高 王珏玢）“鸿蒙初辟原无姓，打破顽空须悟空。”人类从未能感知的“顽空”，或许将被我国的暗物质粒子探测卫星“悟空”打破。

  不发光、不发出电磁波、不参与电磁相互作用，占宇宙比重约27％的暗物质如同“空”一般存在。2015年12月，一颗名为“悟空”的暗物质粒子探测卫星从中国酒泉飞升到高度约500公里的太阳同步轨道上。700多天后首次发布成果，为叩开这27％的新世界的大门带来了希望。

  “悟性”最强

  记者在紫金山天文台一楼看见了一台“悟空”样机，长、宽、高分别为1．5米、1．5米、1．2米，比一张办公桌大不了多少。打开内部，四个有效载荷即塑料闪烁体、硅径迹探测器、BGO量能器和中子探测器由上到下摞在一起，就像一个四层“大蛋糕”。

  模样平淡无奇，何以神通广大？

  “暗物质之所以显得很‘暗’，是因自身以及和普通物质的相互作用很弱。但既然还有弱相互作用，那么只要制造出足够精密的仪器，便有可能识别出来。”暗物质卫星首席科学家常进介绍，“悟空”的神通就在于其有效载荷的超高精度与超强鉴别能力。

  当悟空围绕地球旋转，四层探测器面向太空，全面接受来自宇宙四面八方的高能电子和伽马射线。这相当于科学家在宇宙中放置了一台“除去大气层面纱”的“超高清望远镜”。

  “悟性更强，误差更小，悟空的优势在100GeV以上能段尤为明显。”暗物质卫星科学应用系统副总师范一中说，此前电子谱直接观测能段最高的设备是费米卫星，最高能量可以达到2万亿电子伏特（TeV），而“悟空”探测能段达到10TeV以上，观测能量是前者五倍以上。

  最高的能量分辨本领、最宽的观测能段、最强的高能粒子鉴别本领，一身“好功夫”的“悟空”一上天就神气活现。三个月，体检100分；年度测评，全优；700天过去了，它已绕地球1万多圈，扫描全天空四次，相同时段内，“悟空”积累的TeV以上的观测数据相当于国际空间站上的日本量能器型电子望远镜（CALET）和阿尔法磁谱仪（AMS－02）实验的5倍以上，意味着已经完成了其他同行至少十年的工作量。

  降“妖”除“魔”

  每天清晨和傍晚，“悟空”路过中国，位于密云、喀什、三亚的三个数据接收点就启动程序，接收“悟空”每天回传的约16G数据，相当于一部高清电影的数据量。在南京的卫星数据监控室，20多个科研工作者组成的团队日夜守候。

  取回真经的路上，怎能尽是坦途？

  “我遭遇了突袭，被打晕了。幸好程序员‘爸爸’给我写的代码很靠谱，我没有重蹈另一位日本朋友的覆辙，他被打散架了，我只是昏过去了一会儿，程序重新发送指令后就苏醒过来。”2016年6月28日，“悟空”的中枢系统在平稳工作了半年多后，第一次遭遇危机。

  “值了几个月班，这还是第一次。当时特别怕是系统问题，后来发现只是运气不好。”当日轮值并监控到这次危机的雷仕俊吓了一跳，经过分析，“凶手”很有可能来自南大西洋异常区的高能宇宙线粒子。“一般情况下，地球的磁场能够保护我们这些在轨运行的卫星们不受高能宇宙粒子的攻击。但是在异常区，磁场特别弱，这里的高能粒子是其他地区的几十甚至上百倍。”

  日行60万公里的“悟空”，几乎每天要经过异常区两三次，被击中的概率不小。

  最近的一次是2017年8月6日，又一束高能粒子从天而降击中“悟空”星敏。值班员崔明阳告诉记者，“星敏”类似人类耳朵里的半规管，是维持姿势和平衡的内耳装置。“还好失去平衡的瞬间星敏迅速重启，悟空又重新恢复了姿态。”

  “总的来说，悟空在轨运行状况很好，上天前制定的厚厚一本应急方案一次都没用上。”常进欣慰地说，它的工作时间会大大超过设计寿命。

  “顽空”必破

  从爱因斯坦提出广义相对论并预言了引力波的存在，到探测到引力波信号，已耗费了人类整整一个世纪。

  暗物质存在的最早证据来源于对星系团内星系运动速度的观测，迄今也已超过80年。暗物质是一种粒子吗？其质量多大、数量多少？宇宙中的暗物质团块如何分布？有很多很多的疑问萦绕在科学家心头。

  令中国科学家们感到欣慰的是，国际上还有许多的实验和设备正在与“悟空”并肩作战。这一领域中，国外的实验项目有美国费米卫星（Fermi），日本量能器型电子望远镜（CALET），以及著名实验物理学家丁肇中团队主持的阿尔法磁谱仪（AMS－02）等。

  “悟空”取得的成绩，必将被整个世界关注、研究、共享。“找到了窗户，而且打开了，那肯定要接着深挖，有可能看到更有意思的东西。看到这样的结果，就会有信心造一个更大的。”瑞士日内瓦大学教授吴欣说。

  悟空团队信心满满。“晚上十一点回家，早上五点多起来第一件事就是看下卫星的各项运行指标是否正常，生怕出问题。”范一中说，中外科研人员都已经将“悟空”当作自己的家人。卫星升空前，大家没日没夜地忙于设计、测试，不放过任何一个小瑕疵。卫星升空后，工作强度变得更大了，大家更是没日没夜地加班，常常凌晨两三点回家，八点多又到实验室报到。

  “我们已经准确地描绘出电子能谱的一个拐折行为，可靠性达到99．99994％以上。未来两三年，将是数据积累的关键期。”常进说，很多人认为进入这个能区是“沙漠”，如今看来——“风光旖旎”。