中國悟空號衛星失明，原因已查明，由一小東西導致

近日，據參考消息報道，中國首顆暗物質探測衛星「悟空」曾在上個月發生故障，一度「失明」近19個小時。所幸在地面人員的搶救下，最終恢復正常。「悟空」自發射後兩年多的時候里都幹了些什麼，這次的突發故障又是怎麼一回事呢？

（「悟空」號衛星）

「悟空」，正式名稱為暗物質粒子探測衛星（DAMPE），是中國科學院戰略先導專項中的空間科學先導專項首發衛星，於2015年12月17日發射升空。「悟空」是迄今為止性能最為強大的暗物質探測器。由於受發射重量限制，「悟空」採用載荷-平台一體化設計。1.85噸的發射質量中有效載荷達1.4噸。「悟空」觀測暗物質的手段主要是通過觀測銀河系中暗物質粒子湮滅產生的普通粒子。這些高能粒子會在宇宙線能譜上表現出來，「悟空」的「火眼金晴」就是用來發現宇宙能線譜上這些異常讀數來確定暗物質的存在。「悟空」的最大成果是，成功獲取了迄今為止最為精確的高能電子宇宙線能譜，為粒子物理和天體物理領域做出了卓越貢獻。

讓我們回到這次故障本身。根據報道描述，故障可能是因為高能粒子擊了中衛星上的一台計算機，使其自動重啟所致。很明顯，「悟空」這次「失明」的罪魁禍首就是單粒子效應。顧名思義，單粒子效應就是由單個高能粒子引起的航天器功能異常。由於失去了大氣層的保護，航天器時時刻刻都暴露在各種宇宙高能粒子下，基本不可能避免單粒子效應。

（曾中招4000多次的TDRS-1衛星）

單粒子效應中最常見的，也是發生最頻繁的是單粒子翻轉，這是指高能粒子作用於半導體器件，使其內部邏輯狀態發生異常。單粒子翻轉非常常見，美國TDRS-1通信衛星在10年內就經歷過4000多次，國際空間站、好奇號火星車也中過招。單粒子翻轉的解決方案一般是在軟體層次上設置檢錯糾錯機制，及時發現並糾正單粒子翻轉引起的錯誤，避免造成嚴重後果。

（國際空間站多次遭粒子入侵）

而「悟空」此次碰到的，可能是更加嚴重的單粒子鎖定。高能粒子進入器件微觀結構後未及時脫出，其攜帶的能量會直接導致器件內部電流過大，燒毀器件。「悟空」通過及時將相關器件斷電重啟，避免了其受到永久性損壞。但是這種重啟是有風險的，俄「福布斯-土壤」火星探測器就是因遭遇單粒子鎖定，計算機異常重啟導致變軌失敗，再入大氣。而「悟空」在地面人員的不懈努力下，終於恢復了正常。相信此次事件，會成為中國應對航天器單粒子效應的寶貴經驗之一，讓中國的高邊疆探索更進一步。

筆名：ScarletKaze

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