2025年，中國首顆天文衛星“悟空號”暗物質粒子探測衛星即將迎來10周歲生日。

值此極具紀念意義的時刻，由“悟空號”首席科學家單位——中國科學院紫金山天文臺權威編著的《悟空傳：暗物質空間探索的中國方案》一書隆重發布。

書中首次全景展現了“悟空號”這一大國重器從無到有的自主創新之路，以生動筆觸書寫了一部當代中國科學家勇闖科研“無人區”的精神史詩。

打開這本書，你將見證的不僅是一顆衛星的傳奇，更是一個民族在科技強國路上的鏗鏘足音。

“火眼金睛”煉成記：從0到1的硬核突破

暗物質是籠罩在現代物理學上空最大的烏云之一，也是當今天文學和物理學領域最前沿的研究方向之一，解開暗物質之謎將是繼量子力學之后人類認識自然規律的又一次重大飛躍。

在宇宙中，不可見的暗物質是普通物質的5倍多

在全球暗物質探測的激烈競爭中，由“悟空號”首席科學家常進領銜的一支中國科研團隊異軍突起，僅用了4年時間，就將中國自主研制的暗物質粒子探測衛星送入太空，并觀測到了前所未有的神奇現象，將人類撥開暗物質這朵“烏云”的進程向前推進了一大步。

“悟空”遨游太空

建造太空中的暗物質探測器，中國此前從沒有做過，如何設計？如何研制？如何運行？在當時，一切都是未知數。

從2011年底通過立項論證，到2015年底成功發射，數年攻關，個中艱辛滋味，又有誰知？

從攻克600mm長BGO大單晶世界難題，到7萬路信號里的“大海撈針”，再到探測器上天前的“千錘百煉”，書中通過對“悟空號”技術攻堅細節的生動刻畫，向讀者展示了中國科研工作者如何以攥指成拳的協作，將眾多“不可能”變為“可能”，鍛造出中國人的“火眼金睛”。

暗物質之謎的中國答卷：改寫國際科研版圖

“悟空號”的長、寬、高都只有1m多，比一張辦公桌大不了多少，可它身材雖小，能耐卻不小：一是粒子鑒別能力強，難度相當于在一個2000 萬人口的大城市里準確找出20個人，還不能認錯一個人；二是動態范圍廣，難度相當于“悟空”的眼睛既要能看到一名身高2m的籃球運動員，同時還得能看清他身上2μm大的細胞。

如此精密復雜的科學探測過程，如何讓普通讀者也能一窺堂奧？

書中用數十幅精美手繪插圖，清晰直觀地展示了“悟空號”的獨特設計與工作原理，全方位揭秘了“火眼金睛”背后的中國式原始創新方案。

以有效載荷為中心的“量體裁衣”設計

4個子探測器協同工作示意圖

BGO晶體結構及探測原理圖

作為世界上觀測能段范圍最寬、能量分辨率最優的暗物質粒子探測衛星，2017年以來，“悟空號”相繼在電子、質子和氦核宇宙線測量方面取得領先的成果，標志著我國的暗物質空間探測研究已躋身世界前列。

“悟空號”指標相比國際上同類探測器的優越性

書中由多位一線學者帶來對“悟空號”最新成果的精到解讀，充分彰顯了基礎科學領域的中國力量。

2017年，發現奇異拐折現象，相關成果發表在《自然》雜志，入選“2018年度中國十大科學進展”。

2019年，首次利用空間實驗實現對高達100 TeV宇宙線質子能譜的精確測量，入選“2019年度中國十大天文科技進展”。

2021年，對TeV以上能段宇宙線氦核進行最精確的能譜測量，以高置信度揭示氦核能譜在34TeV 處的變軟拐折行為，相關成果發表于《物理評論快報》。

在探測暗物質的“主業”之外，“悟空”還拓展了自己的“副業” ， 比如觀測到巨大日冕物質拋射事件導致的正負電子流量的福布斯下降行為，這為理解宇宙線在太陽系內的輸運過程及其和太陽活動的關系提供了新的數據。

現在，“悟空號”仍在以“每天捕獲500萬個粒子”的效率，為世界空間科學的宏偉畫卷不斷增添新的色彩。

科學群星閃耀時：冷板凳上的熱血征程

“創新就要甘于坐冷板凳、啃硬骨頭”，這是“悟空號”首席科學家常進院士的肺腑之言。

“把地面上的加速器弄到天上去，再把探測器做大一點。”多年前，當常進提出這個想法時，很多人都覺得太超前了。

一些衛星專家提醒他，天上可能出現種種意外，各種條件難以配置到位，但常進很篤定：宇宙線的最高能量比目前世界上最大的加速器還要高1億倍以上，宇宙空間可以說是人類最后的實驗室，用同樣的方法在那里做實驗，事半功倍，為什么不呢？

但是要發射上天的東西，并不是僅憑一腔熱血就能輕松變成現實的，困難與挑戰接踵而至，而“悟空號”研發團隊正是在基礎薄弱的情況下，一路披荊斬棘，最終締造出暗物質空間探測的“中國方案”。

“悟空”遨游太空

正如中國科學院國家空間科學中心主任王赤院士在本書序言中所講：

“立項之初，研發經驗和人手奇缺，常進所在的中國科學院紫金山天文臺研發團隊成員尚不足10 人，絕大部分都是新手。

載荷參研單位中，除了中國科學院高能物理研究所有少數同志具備航天工程經驗，中國科學技術大學、中國科學院近代物理研究所的團隊都是航天新兵。

常進積極發揮少數幾位有航天工程經驗骨干的傳、幫、帶作用，在載荷研制中充分信任青年技術骨干，在關鍵技術節點勇擔責任、敢于拍板，用4年時間就順利完成了所有載荷的研制，并且在歐洲核子研究中心進行了系統的試驗，驗證了探測器的性能。

這個研發效率，即使在今天來看也是讓人驚嘆的，更讓國際同行驚嘆于‘東方速度’。”

中國科學院理論物理研究所原所長蔡榮根院士在序言中給予本書高度評價：

“本書從“悟空號”團隊工程技術人員和科學研究人員的實際經歷出發，從多個角度講述了一支主要由青年人組成的科研隊伍在缺經驗、缺人手、時間緊、任務重的窘迫環境下，如何團結協作、攻堅克難、共同成長的動人故事，充分展示了中國科學家勇于創新、不畏困難、敢于挑戰、協同攻堅的科學精神。”

架設前沿科學與公眾的橋梁：讓暗物質觸手可及

20世紀30年代，茲威基在研究后發星系團時驚訝地發現：星系團中的星系都“跑得太快了”，可見物質所能產生的引力強度，根本不足以束縛它們。

由此他提出了宇宙中存在不可見的暗物質（Dark Matter）這一設想。

星系團中不可見的暗物質（藍色）才是真正“主角”

此后的近百年間，科學家一路追尋，通過引力透鏡效應、星系旋轉曲線異常、宇宙微波背景輻射等現象，發現了暗物質存在的諸多蛛絲馬跡。

引力透鏡效應示意圖

宇宙微波背景輻射圖

書中不僅詳細介紹了暗物質研究的百年歷史、最近的觀測證據與理論進展，還以宏大的視野展現了“上天入地去南極”的國際暗物質研究競爭格局，更站在物理學變革的高度闡述了暗物質研究的重要意義和下一步的研究方向。

此外，本書還特別邀請到中國科學院國家天文臺宇宙暗物質與暗能量研究團組首席科學家、“天籟計劃”首席科學家陳學雷研究員，上海交通大學李政道研究所副所長、PandaX暗物質實驗室首席科學家劉江來教授，中國科學院紫金山天文臺原副臺長、“夸父一號”衛星首席科學家甘為群研究員等科學大家為本書撰寫暗物質主題科普文章，并特別原創了精彩的暗物質科幻短篇。

相信無論是哪一個知識層次的讀者，都能從中獲益。

《悟空傳：暗物質空間探索的中國方案》首批為限量刷邊典藏版本，采用了高檔紙張和諸多精細工藝，內含1張宇宙演化大拉頁，讓讀者沉浸式感受科技與美學的交融。

在這里，也向包括中國科學院國家天文臺茍利軍研究員、中國科學院高能物理研究所畢效軍研究員在內的為本書出版提供幫助與支持的各界專家表示由衷感謝！

十年磨一劍，問天未有期。現在，“悟空號”仍在距離地球500千米的軌道上盡情遨游、上下求索，為人類解開暗物質之謎持續貢獻中國力量。而“悟空號”的這部宏闊傳記，也將中國人探索暗物質的東方智慧，銘刻進全人類認知宇宙的永恒征程。