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光学工程
暗物质粒子探测卫星

暗物质粒子探测卫星(英文:Dark Matter Particle Explorer,缩写:DAMPE)是中国科学院空间科学战略性先导科技专项中首批立项研制的4颗科学实验卫星之一,是目前世界上观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星。 

DAMPE是一个空间望远镜,有效载荷质量1410公斤,它可以探测高能伽马射线、电子和宇宙射线。它由一个塑料闪烁探测器、硅微条、钨板、电磁量能器和中子探测器组成。DAMPE的主要科学目标是以更高的能量和更好的分辨率来测量宇宙射线中正负电子之比,以找出可能的暗物质信号。它也有很大潜力来加深人类对于高能宇宙射线的起源和传播机制的理解,也有可能在高能γ射线天文方面有新发现。

 

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成功将暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空。

天文观测表明,宇宙中最重要的成分是暗物质和暗能量,暗物质占宇宙25%,暗能量占70%,通常所观测到的普通物质只占宇宙质量5%。此前,他与外国同行合作发现一些不明来历的高能电子可能是暗物质粒子湮灭的证据。

为了进一步追寻暗物质的踪迹,常进的科研团队提出了研制“暗物质粒子探测卫星”计划,得到了科技部和中科院的支持。常进介绍,在茫茫宇宙中寻找暗物质并非易事,传统方法是采用大型探测器。如诺贝尔奖获得者丁肇中教授研制的阿尔法磁谱仪2号,探测器重达7吨。而我国正在研制的“暗物质粒子探测卫星”,耗资少,重量轻,希望能在暗物质探测领域取得突破。

研发进展

“暗物质粒子探测卫星”计划已被列入中科院“空间科学战略性先导科技专项”,由紫金山天文台暗物质与空间天文研究部和中国科技大学、中科院兰州近代物理研究所、中科院高能物理研究所等合作研发。这颗卫星雏形初现,重约1.4吨,浑身布满线头,里面装了许多科学仪器。其中,最重要的部分是一块探测板,进行空间探测时它将会把海量的空间数据及时发送回研究人员的电脑中。

据了解,“暗物质粒子探测卫星”正式升空前,科研人员将要送它到欧洲进行一系列反复实验,最终能否探测到暗物质,预计要到2016年才能见分晓。 

2015年12月16日下午,中国科学院国家空间科学中心宣布将暗物质粒子探测卫星命名为“悟空”。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。 

卫星组成

DAMPE由一个塑料闪烁探测器(PSD)、硅微条(STK)、钨板、电磁量能器(BGO)和中子探测器组成。PSD用作反符合,由两层塑料闪烁体条组成;STK由6个径迹双层,每个由正交摆放的两个单面硅条组成;有三层钨板厚度分别为1cm、2mm、2mm,,插在硅微条的第2、3、4层前面,用作光子转换;BGO有14层,每层22根,相邻两层正交排列,用来测量射线的能量;中子探测器加在量能器的底部。BGO量能器和STK总共大约33个辐射长度,是空间里最深的量能器。 

DAMPE可以以前所未有的灵敏度和能量范围探测电子,光子和宇宙射线(质子和重离子)。对于电子和光子,探测范围是5GeV-10TeV,在800GeV的能量分辨率为1%。对于宇宙射线,探测范围为100GeV-100TeV能区,在800GeV的能量分辨率优于40%。对于电子和光子,几何因子是约0.3 mSR,对于宇宙射线大约0.2 mSR。100 GeV的角分辨率为0.1°。

 


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