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              在“星辰大海”中捕捉暗物質的獵手

              2021-05-08 22:05:12來源: 光明日報

                在“星辰大海”中捕捉暗物質的獵手

                當你仰望夜空感嘆星光璀璨,當你置身黑暗敬畏宇宙的浩瀚,有這樣一支團隊,在遙不可及的這片“星辰大海”中捕捉一種特殊的獵物:暗物質。這種獵物雖然變幻莫測,但“悟空”號的火眼金睛卻有可能在浩瀚的宇宙中捕捉到暗物質湮滅或衰變留下的蛛絲馬跡。

                這背后離不開一支科學的團隊——“悟空”號衛星荷載與科學團隊。這支年輕的隊伍,成員平均年齡不足35歲,卻填補了中國空間天文觀測的空白,打開了高能宇宙線粒子直接探測、空間伽馬天文觀測的新窗口,開創了我國空間高能粒子物理星載觀測的新時代。

                求索,和“暗物質”之間的較量

                “科學上我們最關心的就是空白的領域,這是最容易有新發現的地方。好比一片紅薯地,如果別人挖過很多遍,我們就很難有收獲。”“悟空”號衛星科學應用系統的總設計師伍健這樣說。

                暗物質就是一片未被挖過的紅薯地。在浩瀚無垠的宇宙中,存在一個巨大的謎團:宇宙的絕大部分質量是人類不可見的。這種謎一樣的存在被科學家稱為“暗物質”。天文觀測表明,宇宙中的暗物質比人類目前熟悉的普通物質(也就是標準粒子物理模型能解釋的物質)要多5倍,其物理本質是目前國際上粒子物理和天體物理領域的最重大問題之一。

                正是瞄準了這一世界科學前沿,2011年底我國暗物質粒子探測衛星正式立項。2015年“悟空”號的成功發射實現了我國天文衛星零的突破,使中國天文學家首次擁有了屬于我們自己的衛星數據,改變了此前全球約200顆天文衛星均屬于國外的歷史。《自然》雜志發表評論稱其“開啟了中國空間科學新時代”。

                在這背后,“悟空”團隊功不可沒。在任務要求高、技術難度大、研制進度緊的情況下,團隊發揚“特別能吃苦、特別能戰斗”的精神,單周工作時長超過100小時成為常態,在數據海洋里以鐵杵磨針的精神反復鉆研。

                數據分析軟件是處理暗物質信息的“大腦”,國內沒有相關軟件,團隊下定決心自己動手開發。沒有經驗可以借鑒,團隊只能摸著石頭過河,一次次的失敗反而讓他們越挫越勇、迎難而上,歷經近9000次的更新,軟件現在達到了良好運行狀態。

                正是這種“千磨萬擊還堅勁”的精神,鍛造了“悟空”的火眼金睛。2015年,衛星順利升空,太陽翼帆板正常展開,7日后高壓電源機箱順利開機后,“悟空”很快就捕捉到了一個高能宇宙線電子事例。那一刻,團隊成員熱淚盈眶。

                十載耕耘,只為今朝出鞘亮劍,如今“悟空”號已經正常運行5年有余,是全世界目前在軌運行的同類探測設備中,探測能段最寬、本底鑒別能力最強、能量分辨最優的探測器。“悟空”號所取得的突出科學成果對于解開暗物質謎團和揭示高能宇宙線起源與加速機制具有十分重要的意義。

                接力,續寫新一代人的航天強國夢

                “常老師每次都是最早來的,周末也會到實驗室看看,每次看見他的身影,我們都覺得應該再刻苦一些。”胡一鳴是首席科學家常進研究員的學生,也是載荷結構分系統主任設計師,他說的“常老師”常進是團隊帶頭人。

                工作中的常進一絲不茍,事無巨細都會親自指導學生進行研究,生活中的他則更像親人,誰有什么困難都會傾囊相助。“他真的一點架子都沒有,就是那種特別純粹地去搞科研,這種精神也影響了我們很多人。”團隊成員都這樣描述常進。榜樣的力量,在潛移默化中鼓舞和勉勵著團隊中的每一個人。

                實驗室里的人換了一撥,好像又沒有變過。

                無論是甘愿放棄所有節假日、加班加點突破“悟空”號BGO量能器高荷載比支撐結構的胡一鳴,還是從幾百萬個工程參數中發現一個電阻有虛焊問題的張巖,他們身上都有同一個影子,那就是認真負責、科學嚴謹的航天人的影子。

                2018年“悟空”號突然“失明”,團隊成員19個小時沒合眼,大家各司其職、分工協作,及時判斷出“病因”可能是太空中的粒子擊中它身上攜帶的某臺計算機,導致計算機自動重啟。經過一系列復雜的調整指令,最終重新連接了信號,歷經19個小時的緊急天地大營救取得成功。

                “空間科學項目十分復雜,一個人的作用有限,要靠集體才能產生更大的能量。”常進把黨團活動引入實驗室,從一開始只有2人有航天工程經驗,到如今35人精細高效的運作,“五四精神”始終是團隊的核心詞語。這種愛國主義已經根植于團隊文化中,形成一種看不見的“團魂”。

                “悟空”團隊曾在歐洲核子中心進行數次束流測試,為了第一時間掌握探測器的工作狀態,保障實驗的順利進行,“悟空”團隊在歐洲成立臨時黨支部,發揮黨員先鋒帶頭作用,以“不怕吃苦、甘于奉獻”的精神激勵成員在異國他鄉堅守實驗現場,束流試驗的時間窗口有限,團隊成員為獲取更多數據,曾72小時不眠不休,最終順利完成了一系列高能粒子束流標定,探測器技術指標達到國際先進水平。

                “大家都很優秀,怎樣讓一群都很厲害的人團結起來做好一件事,就需要一種共同的信仰。”除了科研,黨支部也會組織大家一起觀看紅色電影、定期召開主題黨日活動、節假日帶領大家參觀歷史紀念館等,紅色血液已經滲入到每一個成員的皮膚里。

                十年,團隊從寥寥幾人、科研設備簡單發展成為如今35人高精尖運作;

                十年,我國的天文衛星實現了從“0”到“1”,獲取了國際上精度最高的TeV電子宇宙射線探測結果。

                歷史總是由無數個平凡、艱辛的小步組成,但每一步都將化為啟明的航燈,照亮那通往星辰大海的征程。

                (本報記者 俞海萍 本報通訊員 王嵐芳)

              [責任編輯:謝南]

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