耗资1亿：中国将发射暗物质探测卫星

中国将发射一颗用于探测宇宙谜团——暗物质的卫星,预计今年12月在酒泉卫星发射基地择机发射。

暗物质卫星首席科学家、紫金山天文台研究员常进9月29日说,暗物质粒子探测卫星作为中国科学卫星系列的首发星,由中国科学院空间科学先导专项支持研制,目前已进入发射前100天倒计时阶段,正在进行发射星的组装测试。

这张由哈勃太空望远镜拍摄的照片显示的是太空中一个跨度约为260万光年的暗物质环。新华社发

中国首颗暗物质探测卫星年底发射，现向全球征名。9月29日，暗物质卫星科学应用系统副总设计师范一中在征名活动启动仪式后为空间科学爱好者、大学生等作暗物质及其探测的科普报告。

暗物质卫星向全球网友征名

29日上午,中国科学卫星系列的首发星——暗物质粒子探测卫星公开征名活动启动仪式,在南京中国科学院紫金山天文台举行。

据悉,中国科学院紫金山天文台与中国科学技术大学、高能物理所、近代物理所和国家空间科学中心自2011年起合作研发暗物质粒子探测卫星。

这颗卫星造价约1亿美元,是中国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,超过国际上所有同类探测器。

中科院消息,从即日起到10月31日,全球网友可登录人民网相关专题提交自己对暗物质卫星的命名建议。征名活动设特等奖及一、二、三等奖和纪念奖,其中,特等奖获得者可亲临酒泉卫星发射中心现场观摩卫星发射。

暗物质是21世纪前沿科学问题

“暗物质”被科学家比作“笼罩在21世纪物理学天空中的乌云”,万有引力定律明确证实它在宇宙中的存在,但却从未被直接观测到。在宏观尺度上,暗物质遍布广袤寰宇,甚至每一秒钟都有无数暗物质穿透人体;但是在微观尺度上,科学家们既不知道暗物质长什么样、有多重,也不知道暗物质具有怎样的物理性质、处于哪个能段,更不知道宇宙星际中许多有悖“常识”的物理“怪现象”是否真正由暗物质引发。

科学家曾尝试用力学和光度两种不同的方法测量整个宇宙的质量,然而,令科学家惊讶的是:用力学方法测得的宇宙总质量,要比用光度方法测出的宇宙中发光物质的总质量大很多,甚至有数量级的差异,且测量范围越大、差距就越大。

科学家得出已经明确的基本判断:宇宙存在暗物质,它们不发光但有引力;相较于可见物质,宇宙中暗物质要多很多;暗物质粒子的物理性质与人类所有已知物质粒子不同。

事实上,早在2002年,美国国家研究理事会宇宙物理学委员会就将“什么是暗物质”列为21世纪11个与宇宙相关的重大前沿科学问题之首。

目前只有疑似证据证明暗物质

这种被万有引力效应明确证明存在却没有被电磁波观测到的物质,占到宇宙物质的26.8%,但其本质是什么,至今无人知晓。

杨振宁认为,暗物质是非常稀奇的事物,它可能引发基本物理学革命性的发展。李政道认为,现在对科学的最大挑战已不仅是那些已知的物质,在我们知道的物质之外还有暗物质。

不管是借助欧洲核子中心的大型强子对撞机,还是安装在国际空间站上的阿尔法磁谱仪,抑或是美国宇航局的费米太空望远镜,全世界的科学家都在不遗余力地寻找暗物质和暗能量以及“两暗”背后所隐藏的巨大科学宝藏。

“可到目前为止,人们找到的还都只是一些疑似证据。”常进说,“人类还不知道其质量、性质,也不能用物理学标准模型去解释。”

有关暗物质卫星的N个“明白事儿”

之一,它长什么样?

像是一个昂贵又复杂、倒立的四层蛋糕。

暗物质粒子探测卫星的科学探测有效载荷主要分为四层:从上往下依次是塑闪阵列探测器、硅阵列探测器、BGO量能器和中子探测器。

“大蛋糕”上“裱花”和“内馅”的复杂程度令人咋舌。整个探测器有42000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。

如此复杂的探测器,超过中国地面最复杂的加速器实验北京谱仪,而所有的这一切,都要安装在1立方米的狭小空间里,并且各个探测器除了要完成各自的任务外,还要相互补充,互为备份。

之二,它有多重?

这颗卫星整星质量1.9吨,有效载荷质量1.4吨。

之三,它耗资多少?

1亿美元。

之四,它的轨道高度是多少?

500公里。

之五,它的寿命多长?

三年以上。

之六:它在太空怎么工作?

通过探测宇宙中高能粒子的方向、能量以及电荷大小来间接寻找和研究暗物质粒子。

卫星将围绕地球旋转,四层科学探测器将面朝太空,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”。所有收集到的科学数据将完整保存,并实时传回地面。一旦用这些原始数据勾勒出的“伽马射线能谱”反映出谱线极段等特征信号,科学家就获得了暗物质粒子存在的强有力证据。

之七,它有多牛?

暗物质粒子探测卫星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,超过国际上所有同类探测器,比如能段是国际“阿尔法磁谱仪”实验的10倍,涵盖了电子能谱和光子能谱发生异常的地方。探测器能量分辨比国际同类探测器高3倍以上。

之八,它的研制者是谁?

中科院紫金山天文台、中国科学技术大学、中科院高能物理所、中科院近代物理所、中科院国家空间科学中心。

瑞士日内瓦大学和意大利佩鲁贾大学也参与了部分探测器的研制。