中山大學主導(dǎo)的引力波探測工程“天琴計劃”隨著美國科學家探測到引力波受到特別的關(guān)注。“天琴計劃”參與者、中山大學天文與空間科學研究院院長李淼教授介紹，“天琴計劃”是我國自主開展空間引力波探測的可行方案，發(fā)射三顆衛(wèi)星探測引力波，該計劃預(yù)期執(zhí)行期為2016~2035年，分四階段實施。項目還將挖山洞，建觀測站以及建設(shè)綜合研究大樓。
中大主導(dǎo)的“天琴計劃”擬射三顆衛(wèi)星探測引力波 預(yù)期執(zhí)行期為2016~2035年
擬投3億啟動天琴計劃
昨天，中山大學天文與空間科學研究院院長李淼教授在個人微信公眾號上發(fā)表題為《中山大學“天琴計劃”簡介》，首次系統(tǒng)對外介紹“天琴計劃”。
天琴計劃綜合設(shè)施的第一期工程包括3萬平方米的天琴綜合研究大樓、1萬平方米的山洞超靜實驗室、位于南山山頂?shù)?000平方米教學、科研、科普多功能觀測站。目前珠海市政府已經(jīng)答應(yīng)投入約3億元經(jīng)費啟動天琴計劃基礎(chǔ)建設(shè)。
預(yù)期建成以后可以使中山大學和珠海成為我國空間引力實驗和其他空間精密測量物理的最重要研究中心。
天琴計劃分四階段實施
天琴計劃預(yù)期執(zhí)行期為2016-2035年，分四階段實施：（1）2016-2020年：完成月球/深空衛(wèi)星激光測距、空間等效原理檢驗實驗和下一代重力衛(wèi)星實驗所需關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。主要研發(fā)成果包括：新一代月球激光測距反射器、月球激光測距臺站、高精度加速度計、無拖曳控制（包含微推進器）、高精度星載激光干涉儀、星間激光測距技術(shù)等；
（2）2021-2025年：完成空間等效原理檢驗實驗和下一代重力衛(wèi)星實驗工程樣機，并成功發(fā)射下一代重力衛(wèi)星和空間等效原理實驗衛(wèi)星。主要研發(fā)成果包含：超靜衛(wèi)星平臺、高精度大型激光陀螺儀以及進一步提高加速度計、無拖曳控制、高精度星載激光干涉儀、星間激光測距等技術(shù)；
（3）2026-2030年：完成空間引力波探測關(guān)鍵技術(shù)，完成衛(wèi)星載荷工程樣機；
（4）2031-2035年：進行衛(wèi)星系統(tǒng)整機聯(lián)調(diào)測試、系統(tǒng)組裝，發(fā)射空間引力波探測衛(wèi)星。
發(fā)射三顆衛(wèi)星獲取引力波信息
李淼介紹，“天琴計劃”的出發(fā)點是切實根據(jù)我國的技術(shù)能力實際和未來幾十年的發(fā)展前景，提出我國自主開展空間引力波探測的可行方案。
在目前討論的初步概念中，天琴將采用三顆全同的衛(wèi)星構(gòu)成一個等邊三角形陣列，每顆衛(wèi)星內(nèi)部都包含一個或兩個極其小心懸浮起來的檢驗質(zhì)量。衛(wèi)星上將安裝推力可以精細調(diào)節(jié)的微牛級推進器，實時調(diào)節(jié)衛(wèi)星的運動姿態(tài)，使得檢驗質(zhì)量始終保持與周圍的保護容器互不接觸的狀態(tài)。這樣檢驗質(zhì)量將只在引力的作用下運動，而來自太陽風或太陽光壓等細微的非引力擾動將被衛(wèi)星外殼屏蔽掉。
高精度的激光干涉測距技術(shù)將被用來記錄由引力波引起的、不同衛(wèi)星上檢驗質(zhì)量之間的細微距離變化，從而獲得有關(guān)引力波的信息。
“天琴”的衛(wèi)星將在以地球為中心、高度約10萬公里的軌道上運行，針對確定的引力波源進行探測。這樣的選擇能夠避免測到引力波信號卻無法確定引力波源的問題。
中科院公布“空間太極計劃”
中國科學院16日公布了空間引力波探測與研究的“空間太極計劃”。按照這一計劃，我國將在2030年前后發(fā)射由位于等邊三角形頂端三顆衛(wèi)星組成的引力波探測星組，用激光干涉方法進行中低頻波段引力波的直接探測。主要科學目標是觀測雙黑洞并合和極大質(zhì)量比天體并合時產(chǎn)生的引力波輻射，以及其他的宇宙引力波輻射過程。
中科院力學研究所胡文瑞院士表示，“我國目前的技術(shù)能力與國際先進水平還有一定的差距，這種差距可以通過良好的國際合作得到一定的彌補。”
胡文瑞說，“空間太極計劃”是一個中歐合作的國際合作計劃，目前有兩個方案：方案一是參加歐洲空間局的eLISA雙邊合作計劃；方案二是發(fā)射一組中國的引力波探測衛(wèi)星組，與2035年左右發(fā)射的eLISA衛(wèi)星組同時遨游太空，進行低頻引力波探測。
據(jù)介紹，空間引力波探測被列入中科院制訂的空間2050年規(guī)劃。2008年由中科院發(fā)起，中科院多個研究所及院外高校科研單位共同參與。
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