今年，我国首颗X射线天文卫星“悟空”号暗物质粒子探测卫星将迎来它的10周岁生日。近日，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。
该书由江苏凤凰科学技术出版社出版。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。
从0到1硬核突破
“火眼金睛”是怎样炼成的
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。
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”，《悟空传：暗物质空间探索的中国方案》一书通过对“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”。
改写国际科研版图
“悟空”号探索暗物质之谜
“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”号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？《悟空传：暗物质空间探索的中国方案》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。
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。
《悟空传：暗物质空间探索的中国方案》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。
在探测暗物质的“主业”之外，“悟空”号还拓展了自己的“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。
记录冷板凳上的热血征程
讲述科学家们的奋斗故事
“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”。
在“悟空”号的研发过程中，涌现出了一大批专心钻研、事迹感人的先进人物，“工作到生命最后一刻”的王焕玉，率领团队“5+2”“白加黑”连轴转的“造星大师”朱振才，巾帼不让须眉的科研先锋刘杰……《悟空传：暗物质空间探索的中国方案》中对众多承研科学工作者的个性化描述，让当代中国科学家的鲜活形象跃然纸上。
让暗物质触手可及
架设前沿科学与公众的桥梁
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这一设想。
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。
《悟空传：暗物质空间探索的中国方案》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。
据悉，《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。
现代快报/现代+记者 李鸣