2015年12月17日，中国科学院空间先导专项首发星——暗物质粒子探测卫星（DAMPE）在酒泉卫星发射中心成功发射入轨。
暗物质粒子探测卫星作为一个空间高能粒子探测器，可以对来自宇宙太空中的高能宇宙线和伽马射线进行高精度的测量，得到它们的能谱和空间分布信息，并借此在暗物质信号搜寻、宇宙线的传播加速以及伽马射线天文等前沿领域取得突破。
暗物质粒子探测卫星有效载荷主要由塑料闪烁体探测器（PSD）、硅径迹探测器（STK）、锗酸铋电磁量能器（BGO）和中子探测器（NUD）四大子探测器组成。
顶部的塑料闪烁体探测器主要用于测量得到带电粒子的电荷，并用作区分光子和带电的宇宙线粒子，因此又称为反符合探测器；硅径迹探测器可以测量入射粒子的方向和径迹，同时也可以给出电荷粒子的电荷信息；BGO量能器作为全吸收型电磁量能器，厚度约为32个辐射长度，具有很高的能量分辨率，可以精确测量入射粒子的能量，并且通过成像测量可以有效区分电磁簇射型粒子（电子、光子）和强子簇射型粒子（强子）；底部的中子探测器通过探测簇射过程产生的中子提供额外的电子光子-强子鉴别能力。四个子探测器联合工作可以对不同的入射粒子进行鉴别，并测量出入射粒子的电荷、方向和能量信息，进而得到它们的能谱和空间分布信息。
相比于其他同类空间实验，暗物质粒子探测卫星具有更高的能量分辨率和较大的有效接受度，可以对能量高至10TeV的电子和光子进行高精度测量，对于质子、氦核及其他更重的宇宙线核素，有效测量能段可以达到几百TeV。
暗物质粒子探测卫星取得的科学数据可以用于宇宙线物理、暗物质探测和高能伽马射线天文等领域的研究。
基于此，暗物质粒子探测卫星主要有三大科学目标：第一，搜寻暗物质湮灭或者衰变产生的信号；第二，研究高能宇宙线在天体物理源中的加速机制和在银河系内的传播；第三，研究银河系内外的高能天体物理源的伽马射线辐射。暗物质粒子探测卫星有望成为首次给出TeV能段宇宙线精确测量结果的空间实验，为高能天体物理的观测研究开辟了一扇新的窗口。
“悟空”至今已稳定运行7年余，远超预期寿命，目前各探测器依然保持良好的工作状态。截至2022年12月17日，悟空号已平稳在轨运行2557天，累计绕地飞行38952轨，完成全天区扫描14次，共探测到130亿高能粒子，平均每天记录约500万高能粒子。悟空号凭借其高能量分辨率和大接受度，在宇宙线能谱直接探测中具有独特的优势。“悟空”7年运行期间取得7项重要科学成果，对宇宙线电子、质子、氦核能谱和硼碳及硼氧比例做出了精确的测量，发现系列能谱结构，在单能伽马射线线谱和分数电荷等搜寻中取得国际领先水平的成果。
本文节选自《中国国家天文》7月刊《“悟空”寰宇摘桃记》。
作者简介：
袁强 中国科学院紫金山天文台研究员，悟空卫星科学团队成员，从事暗物质探测和宇宙线物理研究。
张超 《中国国家天文》编辑，中国科普作家协会会员。
原标题：“悟空”寰宇摘桃记：“悟空”出世