地球科学"悟空"浩渺宇宙"取真经" 更多中国卫星创新研制待出发

2017-12-02

 

宇宙那么大,更多中国科学卫星想去看看。

 

我国暗物质粒子探测卫星"悟空"首批探测结果昨天发布,发现疑似暗物质轨迹,引起全球科学界的广泛关注。"悟空"的"诞生地"就在上海——位于张江的中国科学院微小卫星创新研究院。该院副院长、暗物质粒子探测卫星总指挥朱振才接受新民晚报记者采访时说,"悟空"现在的状态非常好,不仅性能优异,在轨表现稳定,而且依旧"年轻",各项"身体机能"都没有明显退化的迹象,照此状态,超期服役可谓"信心满满"。昨天发布的也仅仅是其首批探测结果,还有更多宇宙奥秘等待"悟空"探知。而放眼整个"十三五"期间,我国将有更多空间科学卫星展开自主研制工作,发射升空,朝宇宙投去不同科学目标的探索"目光"。这些人类派往宇宙空间的科学探索"使者",多由中国科学院微小卫星创新研究院抓总研制。

 

"悟空"明年有望不退休

 

"悟空"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。其"体重"1850公斤,其中载荷为1410公斤。卫星功耗为560瓦,轨道为太阳同步轨道,高度500公里,每天平均可观测500万个高能粒子。"悟空"由中科院微小卫星创新研究院负责总体研制,中科院紫金山天文台等科研单位共同参加有效载荷、科学应用等工程项目研制工作。

 

2015年12月17日发射升空的"悟空",设计寿命三年。"这就好比家用电器也有设计使用寿命一样,不难理解。但是,与电器不同的是,在轨运行的卫星是很难有办法维修的,所以要达到长寿命面临着更多挑战。"朱振才打比方说。而且"悟空"属于低轨卫星,设计寿命一般为几年左右。

 

"悟空"原本是这般规划自己的"一生"的:前两年巡天观测,在并不能确定哪个天区存在符合科学观测目标的粒子信号的前提下,广撒网,按一定规律覆盖整个天区,然后经评估后确定重点观测天区,希望在三年内能累积足够的有效科学数据。实际上,"悟空"凭借大视场、高分辨率的优势,花了不到两年时间就巡天4遍,且获得重大发现。

 

科学"首秀"便传捷报,可能还是改变教科书的里程碑式发现,很多人因此评价"悟空"是一颗"满分"卫星。它的"身手"到底有多"矫健"?作为卫星的总指挥,朱振才给出了客观的评价:"悟空"载荷的各类科学仪器,经标定,无论是能量、分辨率或方向的测量精度,还是对电荷和粒子种类的辨别能力,都处于最好的状态;再看卫星控制平台,无论是姿态控制、能源保障、温度控制,也都保持非常好的状态,而且没有退化迹象。"原先我们相对比较担心的能源支持,如蓄电池、太阳能帆板等有可能退化的部件,目前也没有看到超出预计的明显变化。今年第3季度,正赶上太阳活动活跃期,卫星的观测工作也没有受到明显影响。500千米高度的轨道,原先预计每年降低1-2千米,现在,将近2年,总共降低了约3千米,与设计指标相吻合。"也就是说,无论是卫星状态,还是轨道衰落情况,"悟空"目前都状态"神勇",在科学发现上正处于"最好的时光"。"'悟空'可以有比设计寿命更长的工作时间,为全人类认识宇宙提供更多科学数据。"朱振才预计。

 

 

图说:中科院微小卫星创新研究院的卫星环境模拟实验装置 资料图

 

科学与工程的"黄金搭档"

 

"悟空"首战大捷,会不会有"第二代"进一步对暗物质寻寻觅觅?"暗物质粒子探测卫星首批科学成果的发布,是我们在探测和认识暗物质这个'幽灵'的起点,还有更多的未知等待探索。希望科学家们在对前期的科学数据发掘和研究的基础上,提出更好的探测计划。我们把卫星做得更好,支持科学家做更好的研究,然后我们可以做更多的卫星,整个科学探测活动就这样不断往前深入下去。"朱振才表示,科学卫星和应用卫星有所不同,重复性探测计划比较少见。如果未来有第二颗暗物质探测卫星,也会是一颗完全不同于"悟空"的卫星。"我们希望,卫星工程研制和系统设计,能够跟上科学家团队的脚步。"

 

2011年,暗物质粒子探测卫星团队开始对这颗特殊的卫星进行论证,业内很多专家认为这颗卫星质量至少需要3吨以上才能完成。然而,微小卫星创新研究院团队,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。从卫星工程立项到卫星发射,暗物质粒子探测卫星研制团队只用了4年的时间就完成了一个新型号的研制。在这支50人组成的年轻团队里,除了"两总"(总指挥与总设计师)、几个重要分系统负责人以外,"80后""85后"的年轻人更是标配。以载荷为中心的一体化设计,让卫星研制团队与科学家成为"黄金拍档","量身定制"卫星平台,在有限的资源条件下最大限度满足科学探测和科学探测仪器的要求,这些宝贵经验可供未来更多科学卫星任务分享。

 

 

来源/视觉中国

 

更多中国星造访宇宙

 

暗物质粒子探测卫星是中国空间科学卫星系列"十二五"首发星,"十二五"期间陆续又有实践十号、量子科学卫星"墨子"、硬X射线天文望远镜"慧眼"等发射升空。

 

朱振才告诉记者,"十三五"中国空间科学卫星先导专项中,太阳风磁层相互作用全景成像卫星(SMILE)去年已立项,预计2021年发射,中国将与欧盟联合探测研究太阳风-磁层-电离层的关联特性;爱因斯坦探针(EP)与先进天基太阳天文台(ASOS)两颗卫星已进入论证立项程序;同时,还有追踪引力波电磁对应体的全天检测器项目(GECAM)、磁层-电离层-热层耦合小卫星星座探测计划(MIT)、全球水循环观测卫星(WCOM)等探测项目也已启动论证。作为我国科学卫星研制的主力军,中科院微小卫星创新研究院将积极投入这些卫星的研制工作中。可以预见,不久的将来,会有更多中国科学卫星造访宇宙,不仅揭秘宇宙,也更深入、精确地了解地球及所处的环境。"这不是某一个科学团队,也不仅仅是中国科学家的使命,而是为全人类认识宇宙的共同需要而不断探索。" 朱振才如是说。

 

来源:新民晚报记者 董纯蕾