暗物质粒子探测卫星就像是一个探测暗物质的“空间望远镜”。2015年12月17日8时12分，中国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将暗物质粒子探测卫星“悟空号”发射升空。“悟空号”实现了中国天文卫星“零的突破”，它的系统总设计师便是中国科学院微小卫星创新研究院研究员李华旺。

从“创新一号”起步最大困难是“由零开始”

      来自江西都昌的李华旺是个农村娃，1992年参加高考时，“误打误撞”被调剂进了南昌大学物理系。量子力学正是属于物理四大力学之一，冥冥之中，开启了他一生的事业。

    1996年本科毕业后，李华旺被免试保送进了中国科学院上海冶金研究所，那时读研的人不多，李华旺是妥妥的学霸。1997年，他开始进入传感器重点实验室，师从当时的所长助理、实验室主任杨根庆研究员，研究半导体器件——微传感器。

    当时，微小卫星在国际上方兴未艾，在中国却是刚刚起步，清华、哈工大也先后开始研究这一领域，杨根庆带着一部分学生着手研制微小卫星。

     1998年，中科院微小卫星工程部成立，地点就设在冶金所，李华旺清楚地记得，当时地铁2号线还没开通，由于研究生在上海没法上基础课，还要先去中国科学技术大学上一年基础课。

     2001年，从上海冶金所博士毕业的李华旺，在上海微小卫星工程中心参与了多颗型号卫星的研制工作。中心研发的第一颗小卫星便是88公斤的“创新一号”。

    李华旺主要从事卫星系统总体设计、信息处理、综合电子系统等方面的研究。“计算机控制就是智能，现在的计算机可以自我学习提高改进，当时的控制自动化，还没有像现在那么成熟。”对于李华旺来说，最大的困难是“由零开始”，于是，他什么都去尝试一下，学到了很多东西，这对他后来的基础判断，带来了很大好处，可以让他看到问题在哪里，然后进行决策。

    李华旺刚开始主要从事星务管理研制，星务管理相当于卫星的“神经中枢”，需要管理所有的集中部件。用李华旺的话来说就是：“卫星如果没有星务管理，就像是一个植物人。星务管理不像做部件，我们必须提高卫星神经中枢的可靠性，只有神经中枢可靠了，系统才会可靠，总体把握、整体协调需要比别人站得高，管得多，要对整个卫星系统有所了解。”

伴随着创新系列不断成长

     2001年李华旺博士毕业时，“创新一号”快出厂了，当时整个团队30多个人，星务团队只有七八人，其中三四个是研究生。

    好事多磨。“创新一号”2002年进太原卫星发射中心后却遭遇了“返工”——2002年完成第一轮研制出厂至发射场准备发射时，恰逢主星遇到了欧美元器件的批次性问题，需要返厂进行全部更换。这也使得“创新一号”有时间进行优化。

     功夫不负有心人。“创新一号”于2003年10月21日发射升空，卫星运行及其应用系统均获圆满成功！

     “创新一号”攻克了以主动磁控为主的三轴稳定姿态控制技术等多项关键技术，使我国低轨卫星通信技术总体水平上了新台阶。

     而李华旺也在伴随着创新系列不断成长：从星务分系统主管设计师、星务分系统主任设计师，一直干到了卫星系统副总设计师。主导过创新系列卫星星务分系统、SZ-7飞船伴星星务分系统和暗物质粒子探测卫星系统的设计和研制。

     “我们国家要有自己的科学卫星”，始终是李华旺追求的目标。“别人或许会公开原始数据，但肯定是先把研究成果发表了。科学只有第一，没有第二，我们要有自己的一手数据，只有原创性的成果才是最伟大的成果，否则只能证明别人的成果。”

出任暗物质粒子探测卫星“悟空号”总设计师

     让李华旺最骄傲的作品，莫过于暗物质粒子探测卫星“悟空号”，创新系列打到03星之后的2011年，开始启动“悟空号”，由李华旺出任“悟空号”总设计师。

     宇宙约68.3％是暗能量，此外，暗物质约占宇宙的26.8％，其他所有可见的常规物质加起来，总和大概是宇宙的4.9％。

     暗物质是一种看不见的物质，暗物质不参与电磁相互作用，因此，暗物质不仅不发光，还不遮挡任何光线。用望远镜深望天空的时候，宇宙中的天体，都是在漂浮在宇宙之中，按照一种特殊的规律排列着。我国科学家早期跟踪暗物质的方法，还是进北极“放气球”。

    暗物质卫星是中国科学院空间科学先导专项首批批准立项的4颗科学卫星之一，它能够通过高空间分辨、宽能谱段观测高能电子和伽马射线寻找和研究暗物质粒子，同时将在宇宙射线起源和伽马射线天文学方面取得重大进展，是迄今为止观测能段范围最宽、能量分辨率最优的空间探测器，超过国际上所有同类探测器。

     由谁来做这颗卫星？当时是采用了择优竞标的方式。最终，中科院微小卫星的方案以资源优、重量轻、发射成本低等优势，在航天院所中脱颖而出。

     暗物质粒子探测卫星是一个空间望远镜，由硅阵列探测器、塑闪探测器、BGO量能器和中子探测器等组成，用于探测暗物质。这颗卫星承载着国际科研最前沿领域“暗物质探测”的重任，因此在设计建造之初，中国科学院就定下了高标准。

      暗物质卫星需要高能量分辨率、高空间分辨率，有效载荷通过优化最终还有1.4吨重。“发射卫星的成本是每公斤一万美元，越轻成本越低，我们要用比较小的重量代价做探测器。”李华旺说，送上天还要提供稳定的工作环境，如何构型，如何利用小资源做大载荷，如何用400多公斤的平台支撑1.4吨有效载荷的卫星，如何保证能源、温度、环境，这些都是我们需要考虑的问题。”

实现我国天文卫星“零的突破”

     2011年12月，我国首颗暗物质探测卫星“悟空号”立项。

    2012—2015年，卫星探测器在欧洲核子中心进行了详细标定。

    2015，经过4年研制了4套样机。实际出厂检测结果显示，这颗卫星的各项探测能力的确不负众望。

     2015年12月17日，“悟空号”卫星在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射。

     2016年3月，该卫星被交付于中国科学院紫金山天文台，正式进入科学运行阶段。

     “悟空”团队成立于2010年，李华旺见证了从立项申请到总体设计，从载荷研制到卫星运行，从数据生产到科学产出。年轻的“悟空号”团队，实现了国际上最高能量分辨、超低本底的TeV电子宇宙线探测器等众多关键技术的突破，在短短4年完成了“悟空号”的工程研制并发射升空。“悟空号”对揭示暗物质的谜团，对揭示高能宇宙线起源与加速机制具有十分重大的意义。

     让李华旺感到欣慰的是，2017年11月27日中国科学院举行新闻发布会，宣布中国科学院空间科学战略性先导专项的首发星—暗物质粒子探测卫星“悟空”取得首批重大科学成果。利用“悟空”采集到的数据，科研人员获得了世界上迄今最精确的高能电子宇宙线能谱，首次测量到了电子宇宙线能谱在~1TeV处的拐折，其精确的下降行为对于判定能量低于1TeV的部分电子宇宙射线是否来自暗物质起着关键性作用，相关成果已正式在《自然》（Nature）杂志在线发表。2021年5月19日，中国暗物质卫星项目团队再次公布科学成果。基于四年半的在轨观测数据，“悟空”绘出迄今最精确的高能氦原子核宇宙射线能谱，并观察到能谱新结构。这一发现可能预示存在一处未知的宇宙射线源。

      “悟空”号的成功发射实现了我国天文卫星“零的突破”，使中国天文学家首次拥有了属于我们自己的卫星数据，改变了此前全球约200颗天文卫星均属于国外的历史。Nature杂志发表评论称其“开启了中国空间科学新时代”。

      微小卫星创新研究院迄今已成功发射包括北斗三号组网卫星、暗物质粒子探测卫星、量子科学实验卫星、天宫二号伴随卫星、太极一号卫星等66颗卫星。

       “‘悟空’和‘墨子’，都是带有很强烈的中国文化味道的名字，因为我们那时候是在艰苦创业阶段，五年磨一剑或者十年磨一剑。”李华旺说，“如今，这一颗颗卫星的名字，留下了微小卫星人艰苦创业的精神，始终鞭策我们不忘初心，砥砺前行。”