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研发历程

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成功发射

2015年12月17日8时12分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭丁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，标志着我国空间科学研究迈出重要一步。

“悟空”肩负着去太空寻找暗物质存在证据的使命，它拥有“火眼金睛”，观测能段、能量分辨率超过上其他同类探测器，可谓“神通广大”，有望在物理学前沿带来重大突破。

暗物质和暗能量被科学家们称为“笼罩在21世纪物理学上的两朵乌云”。目前，中国和世界各国已着手筹建或实施多个暗物质探测实验项目，其研究成果可能带来基础科学领域的重大突破。 [9] 

正式命名

暗物质粒子探测卫星公开征名活动由*和*国家空间科学中心、*紫金山天文台和共同主办，自9月底上线以来，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，由中科院批准，2015年12月16日下午，*国家空间科学中心宣布将暗物质粒子探测卫星正式命名为“悟空”。 [5] 

悟空卫星

将暗物质粒子探测卫星命名为“悟空”，符合将科学卫星以神话形象命名的做法，如美国的阿波罗、欧洲的尤利西斯、中国的玉兔等。这样做可以借助传统文化，提升我国公众科学素养，吸引青少年热爱科学、探索未知。 [10]  悟空是中国古典名著《西游记》中齐天大圣的名字，“悟”有领悟的意思，“悟空”有领悟、探索太空之意；另一方面，悟空的火眼金睛，犹如暗物质粒子探测卫星的探测器，可以在茫茫太空中，识别暗物质的踪影。

成立科学组

2015年10月29日至31日，由*紫金山天文台主办的第四届暗物质探测卫星（DAMPE）研讨会在南京召开。来自DAMPE主要研制单位*紫金山天文台、高能物理研究所、近代物理研究所、国家空间科学中心和中国科学技术大学以及合作单位瑞士日内瓦大学、意大利国家核物理研究所、佩鲁贾大学、巴里大学、萨伦托大学以及美国麻省理工学院等单位50余位专家学者参加了此次会议。 [11] 

研讨会期间，常进 [12]  正式宣布暗物质粒子探测卫星科学合作组成立。科学合作组在DAMPE科学应用系统组织下，负责DAMPE探测器运行及实验数据的刻度、重建、物理分析。合作组推举了组织委员会（IB）和执行委员会（EB），下设运行组、软件组、技术组、物理分析组和科学顾问组。会议后，科学应用系统还对DAMPESW软件的研发状态和分工进行讨论及确定，为卫星成功发射后的数据处理及分析、科学目标的实施奠定了基础。

完成束流实验

2012年12月，由中国科学技术大学探测与核电子学国家重点实验室研制的DAMPE粒子探测谱仪初样鉴定件在在欧洲核子研究中心（CERN）进行了为期20天的束流测试和标定实验。此次DAMPE谱仪鉴定件在CERN的束流实验，是整个暗物质粒子探测卫星研制中必*的一环，其成功完成，验证了DAMPE谱仪的软、硬件功能完备正确、系统工作可靠、科学探测数据可信、性能达标；并为正样飞行件在轨运行物理数据的分析提供了依据，保证了未来科学成果的可信度。 [4]  [13] 

完成测试在轨交付

2016年3月17日，我国空间科学系列首星暗物质粒子探测卫星“悟空”圆满完成三个月的在轨测试任务，顺利交付用户单位。

经过三个月的在轨测试，卫星的四大科学载荷——塑闪阵列探测器、硅阵列探测器、BGO量能器和中子探测器功能性能稳定，上注至卫星的全部指令均正确执行，星地链路通畅，完成了所有既定的测试项目，卫星各项技术指标达到或超过了预期。

国外现状

直接探测测量的是暗物质粒子和原子核碰撞后原子核的反冲信号。核反冲信号一般通过测量声子、光和电荷这三类信号获得。上已经开展的实验有很多，如Xenon，CoGeNT ，CDMS ，DAMA等。 [14] 

成功接收数据

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*遥感与数字地球所所属的中国遥感卫星地面站喀什站已于12月20日8时45分成功跟踪、接收到我国首颗暗物质粒子探测卫星“悟空”的首轨X频段下行数据，到8时52分完成任务数据的接收、记录，并传输至*国家空间科学中心。这一成功接收，标志着“悟空”和地面站星地之间的数据传输链路正式开通。

2015年12月24日17时55分，我国科学卫星系列星——暗物质粒子探测卫星“悟空”在酒泉成功升空后第7天，经卫星平台测试、有效载荷管理器加电测试、科学探测器高压加电测试后，*批科学数据成功下传至中科院国家空间科学中心空间科学任务大厅。

接收到的数据显示，暗物质卫星的四大科学载荷：塑闪阵列探测器、硅阵列探测器、BGO量能器、中子探测器探测到的高能电子和伽马射线计数与地面预测计数率*，表明暗物质卫星的有效载荷已开始正常工作。

暗物质卫星自2015年12月20日接收到*帧数传数据以来，卫星地面支撑系统累计接收数据494轨，累计接收原始数据文件约2.4TB，生成科学数据产品41类，总计110606个，数据产品总量约5.5TB。截至2016年3月17日，暗物质卫星在轨飞行92天，共探测到4.6亿个高能粒子，完成了三分之二天区的扫描。

DAMPE的优势

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暗物质粒子探测卫星是*1颗空间天文卫星，它在暗物质间接探测方面具有较强的竞争力，大大提升了我国暗物质探测水平。DAMPE的主要科学目标有3个：暗物质间接探测、宇宙线物理和伽马射线天文。DAMPE已于2015年2月17日发射升空。目前在轨运行状态稳定，已获取了大量数据。DAMPE可以准确测量宇宙线正负电子的能谱，有望完整测量“超出”的截断行为。宇宙线正负电子“超出”的起源有暗物质和天体物理过程两类模型，所预言的“超出”的截断行为有显著差异。现有的数据因为只覆盖了相对较低的能段部分，还无法进行有效区分这两类模型。DAMPE有望准确测量“超出”截断处的能谱，区分起源模型。此外，DAMPE还将*在空间得到1~10 Te V的电子宇宙射线的能谱、发现或限制邻近的高能电子射线源。DAMPE由于优秀的能量分辨率，在伽马射线线谱的搜寻上有望取得突破。因为对于线谱结构，能量分辨率差的话信号容易淹没在背景噪声之中。在高能量分辨率的数据中却会表现为非常“尖”的结构。因此能量分辨率越高，就越有可能在数据中找到线谱结构。DAMPE能够测量高达100 Te V的核子宇宙线。地面宇宙线实验测量能段偏高，且难以准确区分宇宙线的各种组分。DAMPE可以实现地面探测和空间探测在能谱上的衔接，并且能够区分宇宙线组分。 [2] 

观测成果

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超大质量黑洞是宇宙中广泛存在的一类天体，它们的质量是太阳的几十万至数百亿倍，几乎在每个大星系、包括人类身处的银河系中心，都存在至少一个这样的黑洞。有些巨型黑洞在宇宙极早期就已经存在，它们如何形成、演变、反作用于星系，至今仍是未解之谜。但人类研究这些硕大的“宇宙妖怪”并非毫无办法。

科学家已经发现，有一部分超大质量黑洞并非一直悄无声息，而会肆无忌惮地“大吃大喝”：它们吞噬的物质聚集形成吸积盘、并且产生强有力的喷流，使黑洞表现得异常明亮。这一类天体也被称作活动星系核，它们正是人类解开黑洞之谜的钥匙。

CTA 102就是一个*的活动星系核。它于1963年被*发现，其黑洞质量约为太阳的8.5亿倍，与太阳系距离约为80亿光年。科学记录显示，CTA 102上一次比较剧烈的活动发生在2012年。

我国于2015年底发射的暗物质粒子探测卫星“悟空”，主要目标就是通过空间观测宇宙射线和伽马射线，来探索宇宙暗物质和类似黑洞这样的宇宙“妖怪”。紫金山天文台暗物质卫星团队介绍，自今年10月以来，“悟空”频繁捕捉到来自CTA 102的伽马射线辐射。特别是11月23日以后，“悟空”记录到明显增强的伽马射线爆发现象，这一爆发在12月16日达到峰值。记录到的高光子能量约620亿电子伏特，相当于静止质子等效能量的66倍。

这一观测结果也得到其他设备的印证。紫金山天文台1米近地天体巡天望远镜也观测到CTA 102的此轮爆发。根据望远镜记录，今年6月18日至12月20日之间，CTA 102亮度持续增强。

“CTA 102是‘悟空’捕获的*个‘小妖’，我们将持续监测它的活动。相信借助‘悟空’的火眼金睛，未来还能‘抓获’更多的‘宇宙妖怪’，为人类认识宇宙万象提供有力的帮助。”暗物质卫星项目团队成员徐遵磊说。 [3] 

一年多来，“悟空”发回了19亿个粒子数据。其中，5GeV到10TeV区间的高能电子数量已经超过100万个。 [15] 

2017年11月30日，学术期刊《自然》在线发表，暗物质粒子探测卫星“悟空”有充分数据证实，在太空中测量到了电子宇宙射线的一处异常波动。这一波动此前从未被观测到，意味着中国科学家取得一项开创性发现，且有可能与暗物质相关。