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中國(guó)引力波探測(cè)應(yīng)合力攻關(guān) “太極計(jì)劃”進(jìn)展順利

2019-04-23 14:36:37來(lái)源：《中國(guó)科學(xué)報(bào)》

當(dāng)前，中國(guó)空間引力波探測(cè)計(jì)劃應(yīng)盡快整合國(guó)內(nèi)實(shí)力

，開(kāi)展聯(lián)合攻關(guān)

，以及相應(yīng)的國(guó)際合作

。在4月17日至18日舉行的香山科學(xué)會(huì)議第649次學(xué)術(shù)討論...

“當(dāng)前

，中國(guó)空間引力波探測(cè)計(jì)劃應(yīng)盡快整合國(guó)內(nèi)實(shí)力

，開(kāi)展聯(lián)合攻關(guān)

，以及相應(yīng)的國(guó)際合作

。”在4月17日至18日舉行的香山科學(xué)會(huì)議第649次學(xué)術(shù)討論會(huì)上，會(huì)議執(zhí)行主席之一

、中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員

、中科院院士胡文瑞在會(huì)議報(bào)告中呼吁。

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》同時(shí)從此次會(huì)議上獲知

，目前正在推進(jìn)的空間“太極計(jì)劃”進(jìn)展順利

，預(yù)計(jì)2033年發(fā)射“太極探測(cè)星”，并計(jì)劃在2025年前后發(fā)射關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)雙星

，驗(yàn)證空間關(guān)鍵技術(shù)

，其背景型號(hào)項(xiàng)目已獲科學(xué)院“空間科學(xué)(二期)”戰(zhàn)略性先導(dǎo)A科技專項(xiàng)的立項(xiàng)支持

。

最好時(shí)代已經(jīng)到來(lái)

引力波是時(shí)空彎曲中的漣漪，通過(guò)波的形式從輻射源向外傳播

，這種波以引力輻射的形式傳輸能量

，類似石頭丟進(jìn)水里產(chǎn)生的波紋。1919年

，愛(ài)因斯坦在廣義相對(duì)論中預(yù)言了引力波的存在

。一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，全世界科學(xué)家都試圖從實(shí)驗(yàn)上觀察到引力波

。

2016年2月美國(guó)LIGO(激光干涉引力波觀測(cè)站)宣布其兩個(gè)觀測(cè)站同時(shí)觀測(cè)到引力波

。這是人類首次在實(shí)驗(yàn)中直接觀測(cè)到引力波，成為引力波研究歷史上的重大突破

，3位科學(xué)家因此獲得2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

在科學(xué)家們看來(lái)

，當(dāng)前

，LIGO直接觀測(cè)到引力波為后續(xù)研究的可行性提供了最有力的證據(jù)。

會(huì)議執(zhí)行主席之一

、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)教授

、中科院院士吳岳良告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》：“引力波提供了有別于電磁波的一個(gè)全新的觀測(cè)宇宙的重要窗口，成為人類探索和認(rèn)識(shí)未知世界的新的重要途徑和手段

。”引力波攜帶著宇宙起源

、演化、形成和結(jié)構(gòu)的原初信息

，使人類可通過(guò)引力波探測(cè)到基于電磁波天文望遠(yuǎn)鏡所觀測(cè)不到的宇觀尺度和天體源

，例如宇宙的黑暗時(shí)期、暗宇宙和黑洞等

。

無(wú)疑

，引力波研究的最好時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

中科院率先布局

作為科研“國(guó)家隊(duì)”

，中國(guó)科學(xué)院在國(guó)內(nèi)率先布局引力波相關(guān)研究

。

2008年3月，原中國(guó)科學(xué)院基礎(chǔ)局啟動(dòng)了引力波領(lǐng)域前沿科學(xué)問(wèn)題的部署

，中科院空間引力波探測(cè)論證組成立

。“考慮到引力波和微重力密不可分，有關(guān)引力波的前期研究被安排在中科院力學(xué)所國(guó)家微重力實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展

。”胡文瑞告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》

。和胡文瑞同時(shí)加入論證組的以中科院專家為主，也吸納了來(lái)自華中科技大學(xué)

、東方紅衛(wèi)星公司等單位的專家

。

2010年5月

，胡文瑞等專家在前期工作基礎(chǔ)上，形成一份《國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施中長(zhǎng)期重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目建議》

，這成為全國(guó)首個(gè)空間引力波觀測(cè)的建議

。這份建議書極具前瞻性，內(nèi)容與當(dāng)前正在開(kāi)展的“太極計(jì)劃”相差無(wú)幾

。“除了衛(wèi)星編隊(duì)的距離當(dāng)時(shí)提的是50萬(wàn)公里

，別的參數(shù)都差不多。”胡文瑞表示

。

同一時(shí)期

，歐洲空間局于1993年啟動(dòng)的空間引力波探測(cè)“LISA計(jì)劃”，由于美國(guó)宇航局的退出

，不得不將該計(jì)劃簡(jiǎn)化為“eLISA”計(jì)劃

，并尋找新的合作伙伴。

2011年

，在首次eLISA聯(lián)盟會(huì)議上

，我國(guó)科學(xué)家提出了中國(guó)空間引力波探測(cè)計(jì)劃，并從技術(shù)和科學(xué)目標(biāo)考慮

，優(yōu)先選擇間距為300萬(wàn)公里的正三角形衛(wèi)星編隊(duì)

，以太陽(yáng)為中心落后或超前地球約20度進(jìn)行繞轉(zhuǎn)。經(jīng)多輪協(xié)商

，中方提出以貢獻(xiàn)20%儀器設(shè)備的條件參加eLISA或者獨(dú)立研發(fā)三星組兩個(gè)方案

。

“太極計(jì)劃”進(jìn)展順利

2012年后，中科院空間引力波探測(cè)工作組在先導(dǎo)科技專項(xiàng)空間科學(xué)預(yù)先研究項(xiàng)目?jī)善诘馁Y助下

，在引力波源理論及探測(cè)研究和衛(wèi)星技術(shù)研究上取得了諸多進(jìn)展

。

2016年，中科院?jiǎn)?dòng)了戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)“引力波的多波段測(cè)量”

，其中包括了空間引力波計(jì)劃

。空間“太極計(jì)劃”也相繼走進(jìn)大眾視野

，計(jì)劃采用高精度星間激光干涉測(cè)距技術(shù)和無(wú)拖曳航天技術(shù)

，瞄準(zhǔn)中低頻段引力波進(jìn)行探測(cè)和研究，由胡文瑞和吳岳良擔(dān)任該計(jì)劃首席科學(xué)家

。

此次會(huì)議上

，吳岳良介紹，“太極計(jì)劃”正在實(shí)施背景型號(hào)地面研究

、雙星試驗(yàn)性及發(fā)射太極三星的三步走戰(zhàn)略

。“預(yù)計(jì)在2020年底完成第一步走，2021年至2025年間以‘太極探測(cè)星’項(xiàng)目完成關(guān)鍵技術(shù)空間驗(yàn)證

，2025年至2033年開(kāi)展第三步走

，實(shí)現(xiàn)三星探測(cè)計(jì)劃

。”他說(shuō)。

目前

，“太極計(jì)劃”已初步掌握了超穩(wěn)干涉儀

、高精度相位計(jì)、高精度角位移敏感器

、低噪探測(cè)器和超穩(wěn)望遠(yuǎn)鏡等關(guān)鍵核心技術(shù)及制作

。

此外，在國(guó)內(nèi)

，中山大學(xué)于2015年提出空間低頻引力波探測(cè)的“天琴計(jì)劃”

。目前公開(kāi)資料顯示，該計(jì)劃將實(shí)施3顆衛(wèi)星編隊(duì)繞地球軌道的方案

。對(duì)此

，專家認(rèn)為，由于軌道噪聲

、溫度變化

、太陽(yáng)陰影、科學(xué)測(cè)量時(shí)間不連續(xù)

，選擇地球軌道方案風(fēng)險(xiǎn)較大，太陽(yáng)軌道應(yīng)是優(yōu)先選擇的方案

。

通過(guò)為期兩天的討論

，與會(huì)專家認(rèn)為，為保證我國(guó)引力波探測(cè)和引力波天文學(xué)研究工作持續(xù)有效地推進(jìn)

，應(yīng)加強(qiáng)統(tǒng)籌謀劃部署

，做好頂層設(shè)計(jì)和戰(zhàn)略布局。同時(shí)

，應(yīng)充分利用中科院在引力波理論

、技術(shù)及工程方面的深厚基礎(chǔ)，成立引力波探測(cè)國(guó)際顧問(wèn)委員會(huì)

，推進(jìn)國(guó)內(nèi)外協(xié)作聯(lián)盟

。

“當(dāng)前，在學(xué)術(shù)與技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)酷的環(huán)境中

，中國(guó)空間引力波探測(cè)計(jì)劃均為預(yù)研性計(jì)劃

，應(yīng)盡快從國(guó)家層面整合實(shí)力、協(xié)調(diào)各方的優(yōu)勢(shì)力量聯(lián)合攻關(guān)

。”胡文瑞強(qiáng)調(diào)

，“中國(guó)科技界有決心在引力波的空間檢驗(yàn)方面作出重大貢獻(xiàn)。”

責(zé)任編輯：孫知兵

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