映象新闻

几年前,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)一举摘下人类首次直接探测到引力波的桂冠。不过,该盛事发生在地球表面,在太空直接聆听宇宙琴弦迄今还未实现。

如今,后者正成为引力波科学界群雄竞逐之鹿。

4月17日至18日,香山科学会议聚焦中国空间引力波探测及国际协作联盟。科技日报记者在会议期间获悉,由中国科学家提出的空间引力波探测“太极计划”,正按预期目标稳步推进并已取得重要进展。

吴岳良介绍,“太极计划”由3颗以太阳为中心的卫星组成,呈正三角形编队。每颗卫星间距300万公里,将采用高精度星间激光干涉测距技术和无拖曳航天技术,对空间引力波进行探测和研究。

尽管也是利用激光干涉的基本原理,在空间环境探测引力波绝非易事。为实现目标,“太极计划”提出“三步走”发展路线图。

第一步,希望在2020年逐步形成空间引力波探测技术能力;第二步,希望在2023年发射“太极”关键技术双星验证星“太极探路者”;第三步,利用“太极探路者”的技术积累,在2033年发射“太极”三星。

中科院院士胡文瑞同为“太极计划”首席科学家,他告诉科技日报记者,实现“太极计划”至少需要攻克28种关键核心技术。

“在前期预备研究过程中,‘太极计划’研究组通过方案论证、原理实验演示、部分系统的原理样机研制等,在关键技术方面打下一定基础。”吴岳良透露,目前“太极计划”研究组已初步掌握超稳干涉仪、高精度相位计、高精度角位移敏感器、低噪探测器和超稳望远镜等关键核心技术及制作。

空间引力波之所以成为新靶标,是因为它与地面探测到的引力波频段不同。

蔡荣根介绍,对低频引力波的探测将有助于理解超大质量黑洞的形成、演化和分布,并对科学家认识宇宙结构产生重大影响。

“LIGO的发现可能是序曲,引力波的主旋律在深空。美国科学委员会曾在一份报告中指出,直接探测到低频引力波将是诺奖级的重大发现。”胡文瑞告诉科技日报记者,在1赫兹左右的频段,空间引力波探测还有望发现宇宙原初引力波,倾听宇宙诞生之初的轻啼。

正因意义重大,国内、国际范围内空间引力波探测的竞争可谓激烈。

胡文瑞介绍,国际上最著名的是欧洲空间局发起、美国国家航空航天局参与的激光干涉空间天线(LISA)计划。目前LISA预计2034年发射,与“太极计划”预计发射时间相差无几。除此之外,美国的BBO计划和日本的DECIGO计划也对空间引力波探测跃跃欲试。

在国内,中山大学团队2015年提出空间低频引力波探测的“天琴计划”。该计划也将采用3颗卫星探测方案,与“太极计划”的不同之处在于卫星将绕地球运转,卫星间距约17万公里。

“目前‘太极计划’和‘天琴计划’都是预研性计划。国内需整合实力,逐渐形成三星组探测的囯家计划,并开展相应的国际合作。” 胡文瑞建议。