文|军情解析
近日，据参考消息报道，中国首颗暗物质探测卫星“悟空”曾在上个月发生故障，一度“失明”近19个小时。所幸在地面人员的抢救下，最终恢复正常。“悟空”自发射后两年多的时候里都干了些什么，这次的突发故障又是怎么一回事呢？
（“悟空”号卫星）
“悟空”，正式名称为暗物质粒子探测卫星（DAMPE），是中国科学院战略先导专项中的空间科学先导专项首发卫星，于2015年12月17日发射升空。“悟空”是迄今为止性能最为强大的暗物质探测器。由于受发射重量限制，“悟空”采用载荷-平台一体化设计。1.85吨的发射质量中有效载荷达1.4吨。“悟空”观测暗物质的手段主要是通过观测银河系中暗物质粒子湮灭产生的普通粒子。这些高能粒子会在宇宙线能谱上表现出来，“悟空”的“火眼金晴”就是用来发现宇宙能线谱上这些异常读数来确定暗物质的存在。“悟空”的最大成果是，成功获取了迄今为止最为精确的高能电子宇宙线能谱，为粒子物理和天体物理领域做出了卓越贡献。
让我们回到这次故障本身。根据报道描述，故障可能是因为高能粒子击了中卫星上的一台计算机，使其自动重启所致。很明显，“悟空”这次“失明”的罪魁祸首就是单粒子效应。顾名思义，单粒子效应就是由单个高能粒子引起的航天器功能异常。由于失去了大气层的保护，航天器时时刻刻都暴露在各种宇宙高能粒子下，基本不可能避免单粒子效应。
（曾中招4000多次的TDRS-1卫星）
单粒子效应中最常见的，也是发生最频繁的是单粒子翻转，这是指高能粒子作用于半导体器件，使其内部逻辑状态发生异常。单粒子翻转非常常见，美国TDRS-1通信卫星在10年内就经历过4000多次，国际空间站、好奇号火星车也中过招。单粒子翻转的解决方案一般是在软件层次上设置检错纠错机制，及时发现并纠正单粒子翻转引起的错误，避免造成严重后果。
（国际空间站多次遭粒子入侵）
而“悟空”此次碰到的，可能是更加严重的单粒子锁定。高能粒子进入器件微观结构后未及时脱出，其携带的能量会直接导致器件内部电流过大，烧毁器件。“悟空”通过及时将相关器件断电重启，避免了其受到永久性损坏。但是这种重启是有风险的，俄“福布斯-土壤”火星探测器就是因遭遇单粒子锁定，计算机异常重启导致变轨失败，再入大气。而“悟空”在地面人员的不懈努力下，终于恢复了正常。相信此次事件，会成为中国应对航天器单粒子效应的宝贵经验之一，让中国的高边疆探索更进一步。
