2015年5月28日,中国科学院空间科学战略性先导科技专项首批卫星之一的暗物质粒子探测卫星取得重大进展,其搭载的惟一科学载荷完成了联测的全部项目如期交付卫星总体,为今年年底发射升空创造了必要条件。
暗物质问题是粒子物理和宇宙学的研究热点之一。我国的暗物质粒子探测卫星将通过高分辨测量高能电子的能谱和空间分布来进行暗物质粒子探测,很有可能在这一前沿科学领域取得突破。
该卫星科学载荷由塑闪阵列探测器、硅径迹探测器、BGO量能器和中子探测器等组成。由科大负责研制的BGO量能器是关键探测器,实现了高能电子和γ射线精密能量测量的核心功能,并具备高能质子本底鉴别、为整个有效载荷提供触发信息等关键功能。BGO量能器主要由308根60cm长的BGO晶体、616支光电倍增管、16块前端读出电子学电路和碳纤维箱体组成,总质量约1.06吨,占整星重量一半强。经欧洲核子中心的束流标定实验和蒙特卡罗仿真分析,BGO量能器的能量测量范围为5GeV-10TeV,对高能质子的排斥比达到100,000倍,总能量分辨优于1.5%(800GeV),能量线性优于1%(300GeV),关键指标在国际同类实验探测器装置中处于领先水平。
暗物质粒子探测卫星中的BGO量能器外观
BGO量能器由是我国空间型号任务中此类探测器装置的首次实现,无先例可循,其指标先进、结构复杂、技术难度大、可靠性和安全性高、质量要求苛刻,是一项极其艰巨的工程研制任务,中国科学技术大学核探测和核电子学国家重点实验室具体实施了该研制任务。自2011年底立项以来,由刘树彬教授率领的科研团队经过物理建模和仿真、关键技术攻关、电性件/初样鉴定件/正样飞行件建造、大型环模试验(包括初样、正样阶段的常压热试验、真空热试验、EMC试验、剩磁试验等)、以及宇宙线和三次欧洲核子中心束流标定实验及数据分析等关键任务,克服诸多困难,于2015年5月11日通过了验收测试,提前4天交付科学载荷总体,为科学载荷的联试和顺利交付创造了条件。
近日,暗物质粒子卫星科学载荷的顺利交付受到了各重大媒体的关注。5月29日,中央电视台在《朝闻天下》栏目中第一时间播出了该重大进展;当晚,《新闻联播》栏目进行了剪辑播出;5月31日,人民日报头版发表了《我国2015年底将发射暗物质粒子探测卫星》的要闻。
随着科学载荷交付卫星总体,核探测和核电子学国家重点实验室BGO量能器项目组正有条不紊地准备验收评审材料,近期将开展具有里程碑意义的验收总结评审。在后续装星、联测、发射等过程,项目组仍继续全程参与,并承担发射升空后的科学数据分析任务。
核探测与核电子学国家重点实验室(2015年6月1日)