自2015年12月17日成功发射升空，我国首颗空间暗物质粒子探测卫星——“悟空”号，已然在浩瀚宇宙中遨游了九载岁月。九年前，它肩负着探索宇宙奥秘的伟大使命踏上征程，如今，它不仅出色地完成了多项关键任务，更在超期服役的道路上持续闪耀着科学的光辉。
“悟空”号是我国发射的第一颗用于空间高能粒子观测的卫星，其核心科学目标除了通过对电子宇宙线和伽马射线的观测来间接探测暗物质粒子，还包括通过探测宇宙线核素粒子来研究宇宙线的加速和传播机制。截至2024年12月17日，卫星已采集了超过161亿的高能宇宙线事例，生产超过270 TB的高级数据产品，累计公开发布了超过23万个高能伽马射线数据。当前，“悟空”号的健康状况良好，各大载荷性能变化保持在1%-2%水平。其卓越的性能表现，超宽的覆盖能段、超高的能量测量精度以及极强的粒子鉴别能力，使其在高能正负电子和核素宇宙线观测方面始终稳居国际前沿行列。
“悟空”号测量的宇宙线硼元素能谱（红点）和其他实验结果比较
通过长时间的数据积累与深度分析，“悟空”号已成功获得了宇宙线核素硼的精细能谱，能量最高至8 TeV/n。该结果首次以高置信度发现能谱在182 ± 24 GeV/n处变硬的结构，谱指数改变量为0.31。该值正好是初级宇宙线质子和氦核能谱变硬程度的2倍，很可能表明宇宙线能谱普遍存在的变硬现象起源于宇宙线传播的效应。宇宙线质子、氦核、硼核等一系列成果在科学界引发强烈反响，为人类理解宇宙线的起源与传播机制提供了全新视角。
“悟空”号测量的质子（左图）和氦核（右图）与BGO物质的非弹性作用截面（红点）和其他实验结果比较
“悟空”号也是一颗空间高能粒子探测实验卫星。利用卫星88个月的观测数据，“悟空”号首次测量了质子、氦核与锗酸铋晶体的非弹性相互作用截面。其中10 GeV/n以上能量的氦核在重材料中的相互作用截面由“悟空”号首次给出。这些结果可用于检验强相互作用模型，对粒子物理和核物理具有重要意义。
VLAST探测器配置图
VLAST原理样机束流实验示意图
在“悟空”号成功经验的基础上, 探索宇宙的征程再启新章。紫金山天文台联合国内的多家单位提议了下一代的伽马射线探测项目——甚大面积伽马射线空间望远镜(VLAST)。该望远镜在GeV-TeV能段接受度高达10 m2 · sr，MeV-GeV波段探测能力强，其综合性能预期比费米卫星的大面积伽马望远镜(Fermi-LAT)提升10倍之上。2024年，项目组利用欧洲核子研究中心的高能电子、质子、重核和伽马束流，完成了VLAST原理样机的性能验证实验，证实了探测器设计的可行性。
轮值主编：朱听雷
编辑：王科超
