“叶培建星”命名 “嫦娥之父”笑纳
昨日,叶培建在命名仪式上发言。
中国空间技术研究院供图
新京报讯 (记者李玉坤 实习记者裴剑飞)昨日,“叶培建星”命名仪式在中国空间技术研究院举行。中科院紫金山天文台台长杨戟向中科院院士、月球和深空探测领域资深专家叶培建颁发了“叶培建星”命名铜匾、命名证书。
叶培建何许人?
他被称为“嫦娥之父”
1945年1月,叶培建出生在泰兴胡庄镇海潮村。中学读的是湖州中学,昨天,还有湖州中学的代表来到命名仪式现场。高考填报志愿时,叶培建填的是北京航空航天大学、南京航空航天大学,却意外被浙江大学录取了,毕业时却又被分配到航天部卫星总装厂,从此与航天事业结下不解之缘。
1993年,叶培建任中国资源二号卫星有效载荷副总师,1996年起,他开始担任中国资源二号卫星的总师兼总指挥。中国资源二号卫星属传输型对地观测卫星,在我国国民经济各行业的发展中有极其广泛的作用。2000年9月,中国资源二号卫星发射圆满成功,并按时在轨移交,至今发挥了重大作用。
2001年10月,叶培建开始介入探月工程。从2002年春节开展工作,到2004年春节后立项两年的时间里,叶培建和他的团队马不停蹄,通过大量细致的工作,完成了电性星、结构星、热控星、攻关技术以及专项试验等等,2005年10月,开始进入正样星研制阶段。
2007年10月24日,嫦娥一号成功发射,叶培建作为卫星系统总指挥和总设计师,被亲切地称为“嫦娥之父”。
小行星命名有何规则?
须国际小行星命名委员会批准
紫金山天文台台长杨戟表示,小行星的命名是一件很有意义的事,早年发现的小行星大多用希腊神话中神仙的名字命名,后来随着小行星发现的增多,很多国家、城市等地方名字和当代知名人士的名字纷纷上了“天界”,成为小行星的名字。目前,以中国人命名的小行星有几十颗。
他说,以知名人士命名小行星,旨在彰显被命名人士在科学、教育、文化、慈善等某个领域所作出的贡献,表达社会对他的尊敬。但小行星发现者提出的命名申报,必须得到国际小行星命名委员会的审批,命名一旦获国际批准,将成为该天体的永久星名,并为世界各国所公认,小行星命名具有国际性和历史性,是一项崇高的国际荣誉。今后人们很可能登上小行星探寻其奥秘,开发小行星上的矿藏,到那时该小行星的名字将家喻户晓。
这个小行星在哪里?
距太阳平均3.64亿公里
叶培建星是紫金山天文台于2007年9月11日用近地天体望远镜发现的。
紫金山天文台赵海斌说:“2007年9月11日晚上,我们将望远镜对准黄道带双鱼座时,发现了一颗新的小行星,当时它离我们1.43亿公里,国际小行星中心即日给予了一个临时编号。后来陆续得到了国外天文台的多次观测支持,并进一步计算出它的精确轨道,已经完全符合了国际上新小行星获得永久编号所需要的条件。因而,国际小行星中心于2016年2月给予了456677号小行星永久编号,并确认紫金山天文台拥有该天体的发现命名权。”
据他介绍,“叶培建星”轨道半长径为2.43个天文单位,到太阳的平均距离是3.64亿公里,绕太阳一周需要3.79年。叶培建星在其轨道上的运行速度相当快,平均每秒19.2公里的速度绕日运行。由于叶培建星到地球的距离通常有几亿公里,因此从地面上看过去叶培建星在星空中显示出缓慢的移动。叶培建星到地球的距离最远可达5.89亿公里,最近时只有1.4亿公里。
■ 对话
叶培建:名义上是命名了我,实际是对航天人的肯定
新京报:以你的名字命名小行星,你心情如何?
叶培建:以我的名字命名456677号小行星,我自然感到十分高兴,但更多是不安、受之有愧。这次小行星的命名,对我们航天科技集团五院,是继钱学森院士、孙家栋院士等前辈以及几位航天员之后,又一次新的命名。名义上是命名了我,但实质上是对五院,对我们航天人,对航天工作的肯定。
新京报:我国探月和深空探测计划进展如何,以后怎么规划?
叶培建:我国嫦娥工程探月计划分三步“绕、落、回”,今年就可以实现。目前,我们正在做月球探测的后续,以及我国深空探测后续工作的认证,我们将做好这些认证工作,并争取早日实现。我们的共同目标是在火星之后就瞄准小行星,并且向更远的太空进军。
新京报:小行星探测有什么意义?
叶培建:小行星是46亿年前太阳系初期形成的行星体,其独特的物理、化学性质,可能揭示生命起源、天体演化。另外,小行星有丰富的矿产资源,很多蕴藏着铂、钴、铑、铱等稀有金属,可以利用空间机器人进行开发利用。
新京报:目前我国对于小行星的探测开发有哪些计划,需要多久?
叶培建:探月工程分“绕、落、回”三步走,我认为小行星探测应该分“选、探、控、用”四步。中国空间技术研究院已经开展了系统性研究和一些技术攻关,“小行星监测与防御技术、弱引力小天体表面探测机器人”等若干课题取得研究成果,我预测,50年内,小行星探测开发有望实现。
■ 以中国人命名的小行星
以古代科学家命名
张衡星
“张衡星”是第一颗以中国人名命名的小行星。1977年紫金山天文台报国际小行星中心批准,将该台1964年10月9日发现的国际永久编号为1802号的小行星命名为“张衡星”。
以当代科学家命名
钱学森星
1980年10月14日的夜晚,天文学家在中国科学院紫金山天文台发现了一颗新的小行星。2001年12月21日,经国际小行星中心和国际小行星命名委员会批准,中科院紫金山天文台将这颗21年前发现的国际编号为3763号的小行星命名为“钱学森星”,以表彰这位“两弹一星”元勋对我国科技事业所作出的杰出贡献。
以演艺界名人命名
姚贝娜星
2015年4月10日,因癌症而去世的著名女歌手姚贝娜的名字也被镌刻在浩瀚的星图之中,这颗国际永久编号为41981号的小行星是由香港天文学会会长杨光宇于2000年12月28日在沙漠海狸天文台发现的。
以文学家命名
巴金星
1999年6月,北京天文台施密特CCD小行星项目组以8315号小行星发现者的身份向国际小行星中心申报,经国际天文学联合会下属的小天体命名委员会批准,该小行星被命名为“巴金星”。巧合的是发现这颗小行星的1997年11月25日,正是巴金先生的93周岁生日。
以商界名人命名
邵逸夫星
1990年3月11日,国际小行星中心和国际小行星命名委员会根据中国科学院紫金山天文台的申报,正式批准将该台于1964年10月8日发现的国际永久编号2899号的小行星命名为“邵逸夫星”。
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扬眼纪实 常进:火眼金睛
趁着常进回宁的机会,终于约到了采访的时间。他现任国家天文台台长,而他的实验室还在紫台,有时会回来做他的科研工作。见面后,没有客套,直接采访。他说, 我重点讲几点,一是科学研究要有科学精神,二是搞科研要善于合作包括国际合作,三是要特别用好年轻人。他的谈话简明扼要,闪耀着思想的火花。这火花,是否会照亮躲在暗处的暗物质呢?
(一)
壬寅金秋,党的二十大在北京胜利召开。
在党的二十大上,中国科学院院士、中国科学院国家天文台台长常进当选为中央候补委员。前不久,中央又任命他兼任中国科学院副院长。
他还有一个重要身份——“ 悟空号 ” 暗物质粒子探测卫星首席科学家。
常进
“必须坚持科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力 ……”作为一名科学家,常进在人民大会堂亲耳聆听二十大报告中关于科技创新的最新论述,心情格外激动,也倍受鼓舞与激励。
二十大召开前夕,他听取了“ 悟空 ”团队关于“ 悟空号 ”探测数据分析的汇报。令他高兴的是,团队科研人员基于“ 悟空 ”数据,新近绘制出迄今能段最高的硼/碳、硼/氧宇宙射线粒子比能谱,并发现能谱新结构,意味着经典宇宙线传播模型或需进一步修正。
这很有价值!常进敏锐地意识到,这是“ 悟空号”首次对宇宙线中的次级/原初粒子比例进行精确测量, 这项研究可能帮助人类更精确地寻找暗物质。
常进立即要求向外公布这一极有价值的新成果,与国内外天文界共享。
就在二十大召开的前两天,“ 悟空号 ”国际合作组,利用卫星观测数据分析得到的精确测量结果及其最新研究成果,于2022年10月14日在线发表于我国综合类学术期刊《科学通报》上,在天文界引起热烈反响。
在此前的六年观测中,“ 悟空号 ”共记录了超过350万个碳、氧、硼原子核数据,科研人员据此取得了一批科学成果,都已对外公布,获得国内外天文界的广泛关注和高度肯定。
如今,“ 悟空号 ”正巡游在浩瀚的太空,用它的火眼金睛寻找着人类从未“ 看 ”到的“ 暗物质 ”。
人们感到好奇:“ 悟空号 ”的火眼金睛究竟有多厉害?
(二)
那还要从“ 两朵令人不安的乌云 ” 说起。
1900年,在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言:科学的大厦已经基本完成,后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。 但是,在物理学晴朗天空的远处,还有两朵令人不安的乌云。
这两朵乌云是指什么呢?
一朵与黑体辐射有关,另一朵与迈克尔逊实验有关。
时隔不到一年——1900年底,就从第一朵乌云中降生了量子论。紧接着,1905年又从第二朵乌云中降生了相对论。
于是。经典物理学的大厦被彻底动摇,物理学发展到了一个更为辽阔的领域。可是,物理学的天空并不是万里无云。像20世纪初一样,21世纪初的物理学天空又出现了两朵乌云:
暗物质和暗能量。
而且,这两朵乌云并没有像20世纪的两朵乌云那样,很快被拨开云雾见太阳,至今还在物理学的天空游荡。
全世界的许多科学家都在努力,试图揭开这两朵乌云的秘密。常进就是其中的一位。
常进1966 年出生在江苏省泰兴市河失镇常家庄。此村,以常姓族人聚居而得名。常进是家中长子,家里有兄弟 4人。父亲对常进特别寄予希望,常常对入学后的常进说,你要好好上学,用心读书,争取将来上个大学 。
常进就读于乡下学校。这个学校规模很小,几间平房,一块巴掌大的土操场,边上是一个小水塘,四周长着几棵柳树。 虽然学习条件很差,但常进学习非常认真刻苦。课间同学们都到操场上、水塘边玩去了,而他常常在座位上一动不动,还在为一道题或一个问题绞尽脑汁。初中毕业后,他参加中考,凭着自己的勤奋,考上了全县最好的高中——江苏省姜堰中学。在这里,他遇到了一位名牌大学毕业的物理老师,渊博的知识、生动的讲解、有趣的实验,一下子把常进吸引住了,使他对物理产生了浓厚的兴趣。
一次,物理老师在课堂上说,世界上还有许多人类至今没有认识的不知道的东西。我前不久在一本书上看到,早在1922年,有位名叫卡普坦的天文学家就曾提出,整个宇宙中还有一种不是物质的物质存在,权且称之为暗物质,而且,物质只占宇宙的5%,而95%都是暗物质。
同学们面面相觑,难以理解。
老师接着说,关于暗物质,现在还只是一个概念,我也说不清道不明,相信总有一天,有人会打开一扇新的窗户,去揭开宇宙里更多的秘密。
与同学们一样,常进听得懵里懵懂,但他从此知道并记住了暗物质这个词,也因此对这个世界更加充满了好奇与憧憬。
高中阶段的学习很快就结束了,常进如愿以偿地拿到了中国科技大学的入学 通知书,成为 物理系的一名新生。
当年,中国科技大学物理系的研究方向主要分为两个:一个是核物理,主要研究原子核的结构和变化规律;另一个是高能物理,主要研究比原子核更深层次的微观物质世界。
常进毫不犹豫,一下子看上了高能物理。因为这是一门以发现和实验为基础的前沿学科,这正切合他性格中沉稳和专注的一面,而且他特别喜欢做实验。
他的导师许咨宗教授很快发现常进在做实验上的兴趣与天赋——既有想法又有很强的动手能力,就给他安排了较多的实验机会。
当时物理系的实验设备非常陈旧与简陋,有些早已被西方同行所淘汰。许教授带着学生在这些旧设备上做各种实验,并告诫说,这些设备虽然简陋陈旧,但并不是不能做实验,而且可以想尽各种办法,在旧设备上摸索出新的功能。
导师的话对常进启发很大。他一丝不苟地在这些老旧设备上做着各种实验,并想方设法采用新方法,发掘新功能,用他的话来说,让老树发出新芽。当然,这并非易事。当时,许教授与常进一起,尝试测量一种新的反射晶体的衰减时间,这在世界上还是先例,难度相当大,因为这种新的反射晶体衰减时间不到 1纳秒。要用简陋的设备捕捉到转瞬即逝的东西,既要有科研上的创造性,还要有 不怕失败的勇气与耐心。
一次又一次地失败,很长时间一无所获,常进为此十分焦急,甚至有点泄气。而许教授反复对他讲,科学实验做不成功是常事,不能气馁,要追根究底,去弄清楚原因。有些失败可能是物理上的,有些可能是技术上的。如果是技术上的原因,我们应当去改进技术,做得更细更精;如果是物理上的原因,那正是新的发现的可能性,也许会从中取得新的突破。
正是在一次次的失败中,常进在实验中掌握了更多的物理知识、科学方法和相关技术,而更大的收获是,他逐步培养起不畏艰难、勇于探索的科学精神。
(三)
中国改革开放进入了一个关键时期。
1992年1月18日至2月21日,中国改革开放的总设计师邓小平,先后到武昌、深圳、珠海、上海等地视察,并发表了一系列重要讲话,为中国的改革开放加油打气。
正是在这科学的春天里,硕士毕业的常进,被分配到地处南京的中国科学院紫金山天文台天文物理所工作。
但常进很快发现,紫台与大学一样,缺少科研经费,没有先进仪器,既无法做前沿实验,也难以开展科技工作。
当时,台里试图研制一颗天文卫星,也让他一起参与,却因科研经费不足只能下马,但台里的领导和科技人员并没有泄气,更没有放弃,都在利用有限的条件默默无闻、持之以恒地工作着。这对常进是一种无声的教育 。他暂时放下目前的研究实验,一头扎进台里的图书馆,在这里先做前沿的瞭望观察,把西方高能物理论文看个遍,并掌握了大量相关的最新动态与信息。他惊讶地发现,由于长期脱离与世界前沿的学术交流,国内的许多研究思路落伍了,研究方向偏差了。
于是,常进萌发了弯道超车的想法:不能跟在外国人后面走,我们必须找到一个新的方向,那就是外国人还没有看到的方向,还没有进行的探索,我们先搞,掌握独门秘诀、独门武器,这样才有可能赶上和超过世界先进水平。
搞什么呢?高中时在他心里埋下的一颗种子,在沉寂了多少年之后,开始发芽了。这颗种子就是——暗物质。
暗物质,最早是在1922年由荷兰天文学家卡普坦提出。1933年,天体物理学家兹威基利用光谱红移测量,发现星系团中星系的速度弥散度太高,而仅靠星系团中可见星系的质量产生的引力,是无法将其束缚在星系团内的。因此他得出结论,星系团中应该存在大量的暗物质,其质量为可见星系的至少百倍以上。
不过,这一突破性的概念,因难以证实,所以在当时未能引起学术界的重视。至20世纪80年代,出现了一大批支持暗物质存在的新观测数据,包括观测背景星系团时的引力透镜效应,星系和星团中炽热气体的温度分布,以及宇宙微波背景辐射的各向异性等。这样,存在暗物质这一理论逐渐被天文学和宇宙学界广泛认可。
但是,不管国外还是国内,科学家们都只是在理论上论证了暗物质的存在,并未真正找到它存在的直接证据。
20世纪60年代以来,与暗物质相关的研究,获得了18次诺贝尔物理学奖。但这些研究的理论成果,只能解释宇宙中的物质不到5% ,而对剩下的95%还是一无所知。
常进敏锐地意识到,寻找暗物质是一个绝佳的研究方向。他知道,寻找暗物质是近30年来国际粒子物理实验的热点之一,主要通过三类实验来寻找:
第一类实验,是在超高能对撞机上产生暗物质候选粒子。第二类实验,“上天”寻找暗物质。第三类实验,“入地”寻找暗物质。实际上,这三类实验即便发现了暗物质的候选粒子,但是确认它就是宇宙中的暗物质也是一项极为艰巨的任务。
就在这一时期,国家加大对航天领域的投入,成功发射了多颗卫星。紫台研制的一台小型天文观测器搭载在卫星上,到天上去观测,获得了大量的太阳耀斑数据,效果非常显著。这个项目是我国第一次将空间设备送到天上去,观测天体的高能辐射。常进参与了这个项目,强烈地感觉到,跟着外国人后面干,要赶上他们难度很大。 他准备开辟一条新的道路。
常进的研究重点放在了高能电子和高能伽马射线的观测方法。说来也巧,在1997年,常进偶然听闻美国要在南极开展ATIC气球探空项目,也就是放气球到天上去观测高能宇宙线。常进感觉机会来了。他知道,除了研究宇宙射线,这个项目还能用来寻找暗物质——基于高能物理的理论,当暗物质相互碰撞时,也能产生高能宇宙射线。
这需要把符合条件的粒子从规模庞大的宇宙射线里面挑出来,如果采用传统的方法,需要重达四五吨的昂贵探测器才有可能实现。不过,常进发明出一种新方法,用便宜、较轻薄的仪器,比如美国人的气球实验所用的探测器。
初生牛犊不怕虎。年轻的常进直接发电子邮件给美国ATIC项目首席科学家,提出用自己的方法合作研究,并一步一步争取,从最基础的参数算给他们,不断地发邮件反复说明。后来美国人有点相信了,便让他到美国去跟他们谈,当面沟通。
常进到了美国就被直接送进实验室 , 那里好多人正在讨论他的方法。美方心存疑虑,要求他在计算机上将他的想法从头到尾演示一遍。 常进 全神贯注从零开始,整整连续用了36个小时,把各种参数计算出来 ,与他们整个团队得到的参数基本一致。
美国同行大受震撼。后来,美国人再把这个探测器拉到瑞士那边的加速器上,用加速器的高能粒子来模拟天上的宇宙射线。实验时,又把常进叫了过去,当天给数据,竟然要他第二天出结果。 常进二话没说,埋头工作近20个小时,拿出了漂亮的答案。
美方决定邀请常进加入ATIC项目组,南极气球实验数据也将交由他分析。
2000年底,一个比足球场还大的超级气球于南极升空, 在离地面37千米的高空展开了人类对宇宙线高能电子的首次成功南极观测。
南极气球总共进行了4次飞行,探测带回了海量数据。常进用这些数据,两三天就把高能电子、高能伽马射线全部找了出来。他很快发现了一个奇异的现象,高能电子流量在3000亿~8000亿电子伏特能量区间内,显著超出了模型预计,也就是说,观测到的高能电子要比理论计算出来的多。
这让常进急了,以为是仪器出了问题。然后,常进他们花了一年的时间,证明不是仪器问题,并推测肯定是天上来的高能电子比理论模型要多。
多出来的这些电子来自于哪里呢?
一个可能的解释是,这一“超”现象来自暗物质。几年后,常进作为第一作者,在《自然》杂志上发表了《宇宙电子在3000亿~8000亿电子伏特能量区间发现“超”》。这一成果,成为ATIC气球探空项目最重要的科学发现。同时,引发了世界范围内间接观测寻找暗物质的热潮。
(四)
人类对于太空的探索,主要包括天文与航天两个领域。这两个关系非常密切的领域,你中有我,我中有你。天文是航天的基础,航天为天文搭建平台。
随着中国改革开放不断深入和科技实力的不断提升,航天科技迎来了大发展。1992年,中央批准实施中国载人航天工程。1999年11月20日凌晨6点,“神舟一号”飞船在酒泉卫星发射中心发射升空。
神舟,意为天河之舟,往返于天地之间。
神舟,与“神州”谐音,象征着中国人的“飞天”之梦。
这是中国实施载人航天工程的第一次飞行试验,标志着中国航天事业迈出重要步伐,成为中国航天史上的重要里程碑。
2001年1月10日,“神舟二号”飞船顺利入轨,标志着我国载人航天事业取得了新进展,向实现载人飞行迈出了重要的一步。
早在“神舟二号”飞船上天之前,天文学界就提出搭载空间天文探测仪器,并取得了积极科研进展。该计划于1994年正式立项,在长达7年的时间里,紫金山天文台与中国科学院高能物理研究所共同完成了3台高能辐射探测器的研制。
常进从头到尾参与其中。令天文界振奋的是,天文探测器在“神舟二号”在轨运行中工作正常,除了观测到若干宇宙伽马射线暴,还观测到数十个太阳伽马射线耀斑和逾百个太阳硬X射线耀斑。
常进满怀信心地对同事说,如果我们能制造一台更大的探测器放在宇宙空间, 那就打开了宇宙的一个新窗口,一定会有新的发现。
同事笑言道,你是打开天窗说靓话。
常进纠正道,我是打开天窗看风景。
1970年4月24日我国第一颗人造卫星“东方红一号”升空以来,到2001年,中国已成功发射了70多颗(艘)应用卫星和飞船。然而,深空探测领域却始终没有留下中国人的足迹,奔月还只是梦想。
2001年,由孙家栋院士牵头组织全国各方面力量,展开了对月球探测的工程论证。2004年2月,中央正式批准月球探测工程立项,我国月球探测工程全面启动,第一颗月球探测卫星被命名为“嫦娥一号”。这成为我国航天发展第三个里程碑的开篇之作。
当常进在第一时间得知我国实施登月工程的消息后,他意识到这又是一个重要机会。不是说机会垂青有准备的头脑吗?好,他早就着手准备了——酝酿在“嫦娥一号”搭载天文探测器。
不曾想到,他在寻找机会,机会也在寻找他。有一次,中科院在哈尔滨召开会议。会上,“嫦娥一号”总设计师叶培建介绍了第一期绕月工程计划,就是要对月球进行全球性、整体性与综合性的探测,并对月球表面的环境、地貌、地形、地质构造与物理场进行探测。叶培建还征询大家的意见,还能在探月工程中做些什么?
常进随即提出自己的建议和设想:在“嫦娥一号”上搭载天文探测器,即一台伽马/X射线谱仪,用以测量月球表面的伽马射线,并寻找和测量月球可能存在的有关元素。
一拍即合!常进的建议和设想得到了叶培建总师的认可,并把这一研制任务交给紫台。
常进带领着一个年轻的团队投入到紧张的研制工作。经过一系列技术攻关,伽马/X射线谱仪研制出来了。但能不能使用,还必须经过严密的试验。常进带着团队人员驻扎到南京十四所,利用这里的真空罐对设备进行温度测试。从低温到高温,再从高温到低温,无数次地循环, 就这样持续了整整七个月的时间。
2007年10月24日,“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心发射升空。设计寿命为1年的“嫦娥一号”卫星,携带着CCD相机、成像光谱仪、激光高度计、伽马/X射线谱仪、微波探测仪、太阳高能粒子探测器、低能离子探测器等多种科学仪器,对月球进行探测,完成四大任务:获取月面的三维影像、分析月面有用元素含量和物质类型的分布特点、探测月球土壤厚度以及检测地月空间环境。其中,紫台研制的伽马/X射线谱仪运行良好,并取得令人满意的观测数据,成功发现了月面自然放射性元素,成为“嫦娥一号”科学成果的一部分。
之后,常进团队又参加了“嫦娥二号”“嫦娥三号”的相关工作,观测设备不断改进,观测效能不断提升。
在此过程中,一个雄心勃勃的计划已经在常进心中孕育成熟——研制一颗暗物质专属探测卫星。
(五)
常进把酝酿已久的暗物质深空探测计划向紫台领导作了汇报,得 到台领导的充分肯定。为了有效推进暗物质研究探测工作,紫金山天文台于2010年组建了暗物质与空间天文实验室,并任命常进为台长助理,分管这项工作。
庆幸的是,此时,中国科学院正在实施一项“科技率先行动计划”。常进带领研究团队夜以继日,做出了“暗物质粒子探测卫星项目方案书”,并以紫台名义向中科院申报“空间科学先导专项”,纳入“率先行动”计划。
为了慎重起见,中科院领导通过特殊管道,征询国际知名机构和专家的意见,而得到的善意答复是,凭借中国目前的人力财力和科研水平,要进行暗物质的深空探测,那非常艰难甚至是不可能的事情。
常进愣住了,沉默许久后说,是的,也许是不可能的,但不是完全不可能的。坚定的决心,加上明确的科学目标、可行的实施方案,最终获得了领导和专家组的认可。紫台申报的“空间科学先导专项暗物质粒子探测卫星”项目,在中科院“率先行动”计划中脱颖而出,于2011年12月正式立项。
常进多次对同事们说,我们生逢其时,遇上了好时代!
在中科院紫金山天文台,常进(中)和他的团队
根据设计方案,暗物质专属卫星探测器将由4个部分组成:顶部是塑闪阵列探测器,往下依次是硅阵列探测器、BGO量能器、中子探测器。只有四种探测器结合,才能高分辨地观测高能宇宙粒子。为此,卫星将设置75916路探测通道。
无疑,这是当时我国在天上飞行的电子学方面最复杂的一颗卫星。
常进需要组成一支高水平的专业团队, 首先想到了科大的老师。得到了老师们的支撑, 常进 又经过多种途径招兵买马,在不长的时间内组成了中青年团队,共有成员35人,大多是年轻博士,团队平均年龄34岁。团队组建后,常进自加压力,提出卫星研制时间为4年。
奋战在“北斗三号”首颗试验卫星技术攻关一线的朱振才,因为技术熟练,被召唤到空间科学卫星的新战场。起初科学团队设计的卫星是个“大块头”,重达3吨。朱振才带领团队瞄准探测任务,精准定位减重的设计思路。通过创新性地提出了“以有效载荷为中心、以实现科学任务为目标的整星一体化设计”理念,将卫星质量控制在1.9吨以内,仅运载就为国家节省了几千万元的成本。
空间探测器研制出来后,要在欧洲核子中心进行束流测试,如此大型的空间探测器运往欧洲核子中心在中国尚属首次。为了尽快掌握探测器的工作状态,保障实验的顺利进行,研制团队在欧洲成立临时党支部,带领团队成员在异国他乡坚守实验现场,为了解决多项技术难题,试验场数周24小时不休,最终顺利完成了一系列高能粒子束流标定,探测器技术指标达到国际先进水平。
正是凭借着这使不完的劲,常进与他的团队,以及各协作单位,团结奋斗,努力拼搏,用了不到四年的时间,提前完成了卫星研制任务。
一颗新型卫星诞生了。
它的体积大约有一张办公桌那么大,有效载荷却达到1.4吨,内部集成了近8万路电子学信道。从上到下装备有四大探测器:塑闪阵列探测器、硅阵列径迹探测器、BGO量能器和中子探测器。
这是我国第一颗空间专属天文卫星。
给这颗卫星起一个什么名字呢?团队的年轻人提议进行网络公开征名,收到有效方案共32517个。经过专家评委投票,由中国科学院批准,该卫星正式命名为“悟空号”。
在新闻发布会上,常进对“悟空号”作了详尽说明,他说,显然悟空取自于中国名著《西游记》中齐天大圣的名字,同时,“悟”即领悟,“悟空”有领悟、探索太空之意;另一方面,悟空的火眼金睛,犹如卫星上的探测器,可以在茫茫太空中,寻找和识别暗物质的踪影。将暗物质粒子探测卫星命名为“悟空”,符合以神话形象命名科学卫星的惯例,如美国的阿波罗、美国和德国的太阳神、欧洲的尤利西斯、中国的嫦娥等。
(六)
孙悟空大闹天宫的日子终于到了!
2015年12月17日8时12分,在一望无际的戈壁滩上,“长征二号丁”运载火箭随着一声巨响腾空而起。刹那间,火箭在浩瀚苍穹中变成一个隐约可见的小小光点……
卫星测控中心内,大屏幕前紧张的工作人员,实时下达指令:
“程序转弯。”
“星箭分离。”
“太阳能帆板打开。”
“各单机加电。”
“载荷加电。”
“卫星成功入轨!”
此时,监控大厅掌声响起,在场的工作人员纷纷站立起来,相互祝贺,热情拥抱。
一直盯着大屏幕的“悟空号”首席科学家常进的脸舒展开来,但他的心里并未放松下来, 从试运行到正式运行,将经过漫长的50多天,每一天都面临新的挑战。这50天,无时无刻不牵动着常进的心。他每天在激动与忐忑中度过。
直到那年年底,在“悟空号”各个设备显示出正常运行后,常进悬着的心才算稍稍放了下来。
2015年12月17日8时12分,长征二号丁运载火箭将“悟空号”暗物质粒子探测卫星送入太空
“悟空号”卫星成功飞天后,每天清晨和傍晚,它都会路过中国上空,位于密云、喀什、三亚的数据接收站启动程序,接收它回传的约16GB/天的原始数据。
2016年12月29日,紫金山天文台通报,暗物质粒子探测卫星“悟空号”近两个月内,多次记录到来自超大质量黑洞CTA 102的伽马射线爆发。
2017年,第一批研究成果发表在《自然》杂志上。
2018年12月17日,“悟空号”服役延长两年工作时间。
2020年12月17日,“悟空号”服役期再次延长。
2021年5月19日,暗物质卫星“悟空号”发布第三批科学成果。其团队绘出迄今最精确的高能氦核宇宙线能谱,并观测到能谱新结构。这标志着我国空间高能粒子探测已跻身世界前列。
2021年9月7日,“悟空号”卫星科学团队向世界公开了首批伽马光子科学数据。
2022年11月4日,科研人员基于我国暗物质粒子探测卫星“悟空号”绘制出迄今能段最高的硼/碳、硼/氧宇宙射线粒子比能谱,并发现能谱新结构。这一成果显示,宇宙中高能粒子的传播可能比预想更慢。该研究成果发表于我国综合类学术期刊《科学通报》。
一次次的发布,一组组的数据,令世界天文界瞩目,推进着人类对宇宙的进一步认识,暗物质的面纱正慢慢被揭开……
“悟空号”卫星上天飞行已8年,远远超过了设计寿命,所有部件都保持最佳状态。其间,“悟空号”已经完成全天区扫描超过11次,获取了百亿个高能宇宙射线事件。
常进自豪地对外介绍,“悟空号”平均1秒就能“捕捉”60个高能粒子,可以对GeV到数十TeV量级之间的电子、伽马射线等宇宙线粒子进行测量。它是世界上迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间宇宙线探测器。他相信,借助“悟空”的“火眼金睛”,我们将可以窥见崭新的宇宙面貌,离逮住那“看不见摸不着”的暗物质,也许已不是也许,未来可期。
常进在一次专题访谈中,向人们坦言道,现有数据中有引人注目的迹象,但还不确定,未来的工作还将继续。
如今,暗物质还是“暗”的,也许会在不远的将来,人类将撩开它神秘的面纱,呈现出一道璀璨夺目的“亮”色。
文 | 章剑华
编辑 | 冯秋红 王睿
图片由受访者提供
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校对 徐珩
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