为解锁宇宙黑暗面，中国人做了一些没人做过的事

2025年，中国首颗天文卫星“悟空号”暗物质粒子探测卫星即将迎来10周岁生日。

值此极具纪念意义的时刻，由“悟空号”首席科学家单位——中国科学院紫金山天文台权威编著的《悟空传：暗物质空间探索的中国方案》一书隆重发布。

书中首次全景展现了“悟空号”这一大国重器从无到有的自主创新之路，以生动笔触书写了一部当代中国科学家勇闯科研“无人区”的精神史诗。

打开这本书，你将见证的不仅是一颗卫星的传奇，更是一个民族在科技强国路上的铿锵足音。

“火眼金睛”炼成记：从0到1的硬核突破

暗物质是笼罩在现代物理学上空最大的乌云之一，也是当今天文学和物理学领域最前沿的研究方向之一，解开暗物质之谜将是继量子力学之后人类认识自然规律的又一次重大飞跃。

在宇宙中，不可见的暗物质是普通物质的5倍多

在全球暗物质探测的激烈竞争中，由“悟空号”首席科学家常进领衔的一支中国科研团队异军突起，仅用了4年时间，就将中国自主研制的暗物质粒子探测卫星送入太空，并观测到了前所未有的神奇现象，将人类拨开暗物质这朵“乌云”的进程向前推进了一大步。

“悟空”遨游太空

建造太空中的暗物质探测器，中国此前从没有做过，如何设计？如何研制？如何运行？在当时，一切都是未知数。

从2011年底通过立项论证，到2015年底成功发射，数年攻关，个中艰辛滋味，又有谁知？

从攻克600mm长BGO大单晶世界难题，到7万路信号里的“大海捞针”，再到探测器上天前的“千锤百炼”，书中通过对“悟空号”技术攻坚细节的生动刻画，向读者展示了中国科研工作者如何以攥指成拳的协作，将众多“不可能”变为“可能”，锻造出中国人的“火眼金睛”。

暗物质之谜的中国答卷：改写国际科研版图

“悟空号”的长、宽、高都只有1m多，比一张办公桌大不了多少，可它身材虽小，能耐却不小：一是粒子鉴别能力强，难度相当于在一个2000 万人口的大城市里准确找出20个人，还不能认错一个人；二是动态范围广，难度相当于“悟空”的眼睛既要能看到一名身高2m的篮球运动员，同时还得能看清他身上2μm大的细胞。

如此精密复杂的科学探测过程，如何让普通读者也能一窥堂奥？

书中用数十幅精美手绘插图，清晰直观地展示了“悟空号”的独特设计与工作原理，全方位揭秘了“火眼金睛”背后的中国式原始创新方案。

以有效载荷为中心的“量体裁衣”设计

4个子探测器协同工作示意图

BGO晶体结构及探测原理图

作为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，2017年以来，“悟空号”相继在电子、质子和氦核宇宙线测量方面取得领先的成果，标志着我国的暗物质空间探测研究已跻身世界前列。

“悟空号”指标相比国际上同类探测器的优越性

书中由多位一线学者带来对“悟空号”最新成果的精到解读，充分彰显了基础科学领域的中国力量。

2017年，发现奇异拐折现象，相关成果发表在《自然》杂志，入选“2018年度中国十大科学进展”。

2019年，首次利用空间实验实现对高达100 TeV宇宙线质子能谱的精确测量，入选“2019年度中国十大天文科技进展”。

2021年，对TeV以上能段宇宙线氦核进行最精确的能谱测量，以高置信度揭示氦核能谱在34TeV 处的变软拐折行为，相关成果发表于《物理评论快报》。

在探测暗物质的“主业”之外，“悟空”还拓展了自己的“副业” ， 比如观测到巨大日冕物质抛射事件导致的正负电子流量的福布斯下降行为，这为理解宇宙线在太阳系内的输运过程及其和太阳活动的关系提供了新的数据。

现在，“悟空号”仍在以“每天捕获500万个粒子”的效率，为世界空间科学的宏伟画卷不断增添新的色彩。

科学群星闪耀时：冷板凳上的热血征程

“创新就要甘于坐冷板凳、啃硬骨头”，这是“悟空号”首席科学家常进院士的肺腑之言。

“把地面上的加速器弄到天上去，再把探测器做大一点。”多年前，当常进提出这个想法时，很多人都觉得太超前了。

一些卫星专家提醒他，天上可能出现种种意外，各种条件难以配置到位，但常进很笃定：宇宙线的最高能量比目前世界上最大的加速器还要高1亿倍以上，宇宙空间可以说是人类最后的实验室，用同样的方法在那里做实验，事半功倍，为什么不呢？

但是要发射上天的东西，并不是仅凭一腔热血就能轻松变成现实的，困难与挑战接踵而至，而“悟空号”研发团队正是在基础薄弱的情况下，一路披荆斩棘，最终缔造出暗物质空间探测的“中国方案”。

“悟空”遨游太空

正如中国科学院国家空间科学中心主任王赤院士在本书序言中所讲：

“立项之初，研发经验和人手奇缺，常进所在的中国科学院紫金山天文台研发团队成员尚不足10 人，绝大部分都是新手。

载荷参研单位中，除了中国科学院高能物理研究所有少数同志具备航天工程经验，中国科学技术大学、中国科学院近代物理研究所的团队都是航天新兵。

常进积极发挥少数几位有航天工程经验骨干的传、帮、带作用，在载荷研制中充分信任青年技术骨干，在关键技术节点勇担责任、敢于拍板，用4年时间就顺利完成了所有载荷的研制，并且在欧洲核子研究中心进行了系统的试验，验证了探测器的性能。

这个研发效率，即使在今天来看也是让人惊叹的，更让国际同行惊叹于‘东方速度’。”

中国科学院理论物理研究所原所长蔡荣根院士在序言中给予本书高度评价：

“本书从“悟空号”团队工程技术人员和科学研究人员的实际经历出发，从多个角度讲述了一支主要由青年人组成的科研队伍在缺经验、缺人手、时间紧、任务重的窘迫环境下，如何团结协作、攻坚克难、共同成长的动人故事，充分展示了中国科学家勇于创新、不畏困难、敢于挑战、协同攻坚的科学精神。”

架设前沿科学与公众的桥梁：让暗物质触手可及

20世纪30年代，兹威基在研究后发星系团时惊讶地发现：星系团中的星系都“跑得太快了”，可见物质所能产生的引力强度，根本不足以束缚它们。

由此他提出了宇宙中存在不可见的暗物质（Dark Matter）这一设想。

星系团中不可见的暗物质（蓝色）才是真正“主角”

此后的近百年间，科学家一路追寻，通过引力透镜效应、星系旋转曲线异常、宇宙微波背景辐射等现象，发现了暗物质存在的诸多蛛丝马迹。

引力透镜效应示意图

宇宙微波背景辐射图

书中不仅详细介绍了暗物质研究的百年历史、最近的观测证据与理论进展，还以宏大的视野展现了“上天入地去南极”的国际暗物质研究竞争格局，更站在物理学变革的高度阐述了暗物质研究的重要意义和下一步的研究方向。

此外，本书还特别邀请到中国科学院国家天文台宇宙暗物质与暗能量研究团组首席科学家、“天籁计划”首席科学家陈学雷研究员，上海交通大学李政道研究所副所长、PandaX暗物质实验室首席科学家刘江来教授，中国科学院紫金山天文台原副台长、“夸父一号”卫星首席科学家甘为群研究员等科学大家为本书撰写暗物质主题科普文章，并特别原创了精彩的暗物质科幻短篇。

相信无论是哪一个知识层次的读者，都能从中获益。

《悟空传：暗物质空间探索的中国方案》首批为限量刷边典藏版本，采用了高档纸张和诸多精细工艺，内含1张宇宙演化大拉页，让读者沉浸式感受科技与美学的交融。

在这里，也向包括中国科学院国家天文台苟利军研究员、中国科学院高能物理研究所毕效军研究员在内的为本书出版提供帮助与支持的各界专家表示由衷感谢！

十年磨一剑，问天未有期。现在，“悟空号”仍在距离地球500千米的轨道上尽情遨游、上下求索，为人类解开暗物质之谜持续贡献中国力量。而“悟空号”的这部宏阔传记，也将中国人探索暗物质的东方智慧，铭刻进全人类认知宇宙的永恒征程。