Timepix3芯片。圖片來源：CERN官網
歐幾里得任務拍攝的不同形狀的星系。圖片來源：歐洲空間局
今年正值歐洲空間局（ESA）成立50周年。十年前，ESA與歐洲核子研究中心（CERN）簽署合作協議，開啟知識與設施共享的新篇章。ESA目標是深空探測，而CERN專注于粒子研究，二者強強聯合，旨在拓展人類認知疆界，保持歐洲在科技創新領域的全球領先地位。
CERN官網報道稱，雙方精誠合作，在宇宙測繪、行星探索等前沿領域取得豐碩成果，為太空探測注入創新活力。
歐幾里得望遠鏡：繪制百億年宇宙圖景
歐幾里得空間望遠鏡于2023年7月升空，開啟了人類探索宇宙暗物質與暗能量的新篇章。這臺“宇宙之眼”自2024年起正式執行觀測任務，將自動掃描約1/3的夜空。科學家預計，其最終繪制的宇宙圖將收錄約80億個星系。
CERN為這項計劃提供了關鍵技術支撐，主導開發了“地面科學系統”。這套系統如同一位“宇宙翻譯官”，能將望遠鏡傳回的原始數據轉化為星系目錄、暗物質分布圖等成果。CERN獨創的虛擬機文件系統已被整合其中，實現了歐幾里得項目9個數據中心與研發人員個人電腦之間的無縫協同，確保軟件部署運行順暢。
軌道“太空之眼”：為地球生態“把脈問診”
軌道上的地球觀測衛星如同高懸的“太空之眼”，在環境監測、氣象預報等諸多方面發揮作用。
CERN與ESA聯手共同研發了適應極端太空輻射環境的前沿技術。2017—2018年間，ESA專家利用超級質子同步加速器產生的高能離子束，對輻射監測器、現場可編程門陣列及電子芯片進行了嚴苛的太空環境模擬測試。
CERN現已加入歐盟“Edge SpAIce”項目。這項計劃旨在監測生態系統、追蹤海洋塑料污染，采用了CERN研發的高性能機器學習技術，并于2025年1月隨“Balkan-1”衛星升空，在浩瀚太空中為地球生態“把脈問診”。
“果汁”探測器：破解木星輻射難題
行星探索同樣是需要技術底蘊的領域。以“木星冰衛星探測器”（JUICE，果汁）任務為例：這個預計2031年7月抵達木星的探測器，對這顆氣態巨行星及其3顆可能存在地下海洋的衛星展開深度探測。
木星擁有比地球強百萬倍的磁層，其中“囚禁”著大量高能電子和質子，形成致命的“輻射煉獄”。在JUICE任務之前，科學界從未系統研究過這些高能粒子對現代航天電子設備的直接與間接影響。為此，CERN特別啟用了VESPER測試裝置——用能量可調（60—200兆電子伏特）的電子束，以每秒每平方厘米1億個電子的平均通量，精準模擬了木星系統的極端輻射環境，對探測器組件進行了嚴苛的“生存考驗”。
“太空輻射哨兵”：呵護宇航員和設備健康
在無垠宇宙中，輻射防護是載人航天永恒的主題。2021年8月，ESA宇航員托馬斯·佩斯凱在國際空間站開啟了一項里程碑式的實驗——LUMINA太空輻射監測計劃。這項研究采用兩條總長數公里的特制光纖作為輻射探測器，實時監測空間站內的電離輻射水平。
這項技術的誕生，凝聚著CERN科學家十余載的心血。這套系統被譽為“太空輻射哨兵”，將在未來5年持續守護空間站的安全運行。
2022年7月，CELESTA衛星升空。這個僅重1公斤、邊長10厘米的微型衛星由法國蒙彼利埃大學與ESA聯合研制，是ESA首個專注于研究宇宙輻射對電子設備影響的技術驗證平臺。
支持產研結合：促進太空經濟騰飛
蓬勃發展的太空產業正迎來黃金時代，為公私合作提供了無限可能。ESA與CERN相得益彰，持續支持初創企業將尖端技術轉化為具有社會價值與商業潛力的太空應用。
其中，CERN研發的Timepix技術堪稱典范。這項源自粒子物理實驗的創新成果，其核心芯片的工作原理猶如一個超級數碼相機傳感器。當電子快門開啟時，不僅能捕捉每個光子的位置信息，還能精確記錄其能量波長與到達時間。更令人驚嘆的是，這項技術讓成像告別了單調的黑白世界——通過色彩編碼不同能量的光子，呈現出更清晰、更精準的彩色圖像，為其在醫學影像和輻射探測等領域的應用奠定了堅實基礎。
在商業轉化方面，私營企業Advacam與捷克技術大學合作，基于Timepix技術開發了SATRAM輻射監測系統，成功應用于ESA的Proba-V衛星任務，實現了每48小時對全球地表植被的完整測繪。
另一家波蘭初創公司SigmaLabs則專注于太空輻射探測器研發。該公司最新開發的SpaceRadMon（大型強子對撞機上輻射監測裝置的縮微版）已獲ESA與波蘭航天局青睞，將搭載于2025年6月發射的Axiom Mission 4商業太空任務。
本文鏈接：“粒子”聯手“深空” 共拓認知邊界http://m.sq15.cn/show-11-21999-0.html
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