近日，美國“激光干涉引力波天文臺（LIGO）”第一次直接探測到引力波，引力波這一物理專業(yè)名詞開始進入公眾視野，引發(fā)關(guān)注。在2月21日中山大學(xué)召開的推進實施“天琴計劃”研討會上，記者獲悉，目前該計劃進展順利，部分基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)啟動。
據(jù)悉，“天琴計劃”具體由中山大學(xué)校長、中國科學(xué)院院士羅俊教授團隊領(lǐng)銜。2015年1月在接棒中大校長之前，羅俊一直在華中科技大學(xué)從事物理學(xué)研究，其引力實驗室也被外國專家稱為“世界的引力中心”，并完成了“天琴計劃”的一些關(guān)鍵技術(shù)的儲備。例如，星間激光測距技術(shù)，就是在兩顆星之間用激光干涉的方法精確測量距離，同時還積累了10多年的慣性傳感器技術(shù)，曾在2006年搭載衛(wèi)星進行試驗，2013年第二次衛(wèi)星搭載。
據(jù)悉，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。根據(jù)計劃，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。三顆衛(wèi)星在太空中的分列圖類似樂器豎琴，故命名為“天琴計劃”。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(fēng)或太陽光壓等細微的非引力擾動將被衛(wèi)星外殼屏蔽掉。高精度的星間激光干涉測距技術(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。與LISA或eLISA不同的是，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，而且有望幫助節(jié)約大量衛(wèi)星發(fā)射方面成本。天琴的實驗技術(shù)方案會在未來的研究中進一步優(yōu)化。
羅俊介紹，總體規(guī)劃上，天琴計劃預(yù)期執(zhí)行期為2016-2035年，分四階段實施：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；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（包含微推進器）、高精度星載激光干涉儀、星間激光測距等技術(shù)；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；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。
據(jù)悉，“天琴計劃”的發(fā)展將在中山大學(xué)珠海校區(qū)建設(shè)天琴計劃綜合研究設(shè)施，將發(fā)展空間引力實驗關(guān)鍵技術(shù)為導(dǎo)向，在引力理論與實驗分析、衛(wèi)星平臺與控制、光學(xué)測量與遙感、地月系統(tǒng)物理實驗四個方面展開系統(tǒng)研究，培育大科研團隊。
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