作者:丁佳 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/2/16 18:43:08
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中科院空间太极计划欲“巧夺天工”
或将引力波探测推向中低频波段

 

今天上午,中国科学院在北京披露了一项雄心勃勃的引力波探测项目——空间太极(Taiji)计划。按计划,我国将在2030年前后发射引力波探测卫星组,进行中低频波段引力波的直接探测。目前,在中科院空间科学先导专项两期预研项目的支持下,已经开展了近五年的预先研究。

“如果将引力波探测看作一部交响乐,这次LIGO的发现是一首序曲,主乐章还是要放到空间上去。”太极计划首席科学家、中科院院士胡文瑞告诉《中国科学报》记者,“空间上没有地球噪声干扰,人们可以去探测更宽频率的引力波,及其背后所蕴含的重大科学问题。空间激光干涉法测量中、低频引力波将是天文学和空间宇宙物理最前沿的课题。”

与美国LIGO(激光干涉引力波观测站)基于地面的观测系统不同,太极计划将把观测放在空间,将发射由位于等边三角形顶端三颗卫星组成的引力波探测星组,用激光干涉方法进行中低频波段(1x10-4-1.0 Hz)引力波探测。太极计划的主要科学目标是观测双黑洞并合和极大质量比天体并合时产生的引力波辐射,以及其它的宇宙引力波辐射过程。

卫星采用无拖曵技术,星组中卫星间距300万公里,激光功率约2瓦,望远镜口径约0.5米,加速度噪音、测距精度等技术指标总体上优于欧洲空间局LISA计划的要求,而频率范围覆盖了LISA的低频和日本DECIGO计划的中频。

空间引力波太极计划涉及学科领域和前端技术广泛,包括物理学、天文学、宇宙学、天体物理、空间科学、光学,以及精密测量、航天技术、导航与制导、飞行器与轨道设计等,需要发展空间超远距离超高精度激光测量、超高灵敏度惯性传感器,以及超高精度卫星无拖曳控制等下一代高端空间技术。“这些技术对于提升我国空间科学和深空探测的技术水平具有重要意义,对惯性导航、地球科学、高精度卫星平台建设等应用领域也将发挥积极的作用。”胡文瑞说。

空间引力波探测和研究需要许多先进技术。如在空间激光干涉仪方面需要稳频和锁相的大功率激光器和激光干涉系统;需要用无拖曵技术控制的高精度光学平台;需要测量超低重力水平的惯性传感器;需要控制各种噪声以分辨出引力波引起的微小距离(10-12米)的变化;以及需要与实验设备一体化的卫星研制。

“我国目前的技术能力与国际先进水平还有一定的差距,这种差距可以通过良好的国际合作得到一定的弥补。”太极计划首席科学家、中科院大学副校长、中科院院士吴岳良说,“目前太极计划工作组与国际同行已建立了广泛的联系。”

据介绍,太极计划将是一个中欧合作的国际合作计划,目前有两个方案。一个方案是参加欧空局的双边合作计划,今年秋天将召开第三次双方科学家会议,完成双边合作的可行性报告,然后各自向主管部门呈报,由双方主管部门审批后执行。

第二个方案是发射一组中国的引力波探测卫星组,这一方案拟于2033年前后发射,实现我国大型先进科学卫星计划的突破。届时,中国与欧洲将同时在空间独立进行引力波探测,互相补充和检验测量结果。

“这将使我国成为国际上空间引力波研究最重要基地之一。以基础科学研究为牵引,我国在空间科学研究、高端空间技术和科学卫星的整体水平上将会有质的飞跃。”胡文瑞坦言,最终采取哪个方案,将取决于国家的决心和投入。

据了解,空间引力波探测已被列入中科院制订的空间2050年规划。2008年,由中科院发起,院内外多家单位参与,成立了中科院空间引力波探测论证组,开始规划我国空间引力波探测在未来数十年内的发展路线图,目前已形成了一支以中科院科研人员为主的空间太极计划工作组。在中科院先导科技专项空间科学预先研究项目连续三期的资助下,工作组组织了各种学术交流活动,在引力波源的理论及探测研究和卫星技术研究上取得了诸多进展。

 
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2016/2/18 21:10:23 guishilang
丁佳您这篇文章读完之后感觉,自己能力不行,还自我感觉高高在上的样子。“我国目前的技术能力与国际先进水平还有一定的差距,这种差距可以通过良好的国际合作得到一定的弥补。”您写这句话的时候有脸红,心虚吗?
2016/2/17 2:24:26 crossludo
Hyperbolic graphs for free products, and the Gromov boundary of the graph of cyclic splittings
https://jtopol.oxfordjournals.org/content/early/2016/02/01/jtopol.jtv045.short?rss=1
2016/2/16 21:40:57 lulingkxw
引力波研究应可立足地球、理论先行。
2016/2/16 21:24:36 xiaoyanghijk
中大已经有“天琴计划”
2016/2/16 21:05:33 ceptvv
请那些研究引力波的白痴们回答以下几个问题再说发现引力波:1引力波相对于引力波探测器的传播方向。2引力波的弧度是多少。3引力波的频率宽度是多少。4引力波中的光速是多少。5引力波经过10几亿光年的传播衰减多少。
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