繼“太極一號”之后，我國又一顆用于引力波探測研究的衛(wèi)星“天琴一號”迎來“首秀”。
“天琴一號”技術(shù)試驗衛(wèi)星在太原衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，標(biāo)志著我國“天琴”引力波探測計劃的首顆技術(shù)驗證衛(wèi)星成功啟航，開啟了它的空間引力波探測技術(shù)的探索之旅。
“天琴計劃”是由中國科學(xué)院院士、中山大學(xué)校長羅俊于2014年提出的、以中國為主導(dǎo)的國際空間引力波探測計劃。作為“天琴計劃”的先行軍，“天琴一號”技術(shù)試驗衛(wèi)星由航天科技集團五院航天東方紅衛(wèi)星公司抓總研制，該星肩負(fù)著對無拖曳控制技術(shù)、慣性傳感器技術(shù)、高精度激光干涉測量技術(shù)等在軌驗證的使命，是空間引力波探測的探路者。
1916年，愛因斯坦基于廣義相對論預(yù)言了引力波的存在。通俗來講，因為質(zhì)量的存在，物體邊界處會發(fā)生時空彎曲。引力波就是時空彎曲中的漣漪，當(dāng)引力波通過的時候，物體之間的距離就會發(fā)生有節(jié)奏的增加和減少，引力波探測對于研究宇宙的起源、發(fā)展、演變意義重大。
2016年年初，美國的LIGO地面應(yīng)力波探測裝置首次直接探測到了引力波，找到了驗證愛因斯坦廣義相對論的“最后一塊拼圖”，在國際上掀起了引力波探測研究的熱潮。
為什么地面上都已經(jīng)探測到引力波了，還要到太空去探測？
“地面上由于激光干涉測量臂長的限制，只能探測到高頻引力波，要探測到更寬域的低頻引力波，只能到太空中去，形成長達(dá)數(shù)萬公里到數(shù)百萬公里的干涉臂長。”“天琴一號”技術(shù)試驗衛(wèi)星總設(shè)計師張立華告訴記者，引力波探測將提供一種全新的天文觀測手段，成為人類觀測宇宙、了解宇宙的新窗口。
正是在這樣的背景下，我國謀劃實施空間引力波探測項目。其中，國家航天局面向前沿高精度空間探測共性技術(shù)，批準(zhǔn)了“天琴一號”衛(wèi)星項目的實施。
“天琴計劃”擬在地球軌道上部署3顆衛(wèi)星，組成臂長十幾萬公里的等邊三角形編隊，構(gòu)成空間引力波探測天文臺，通過激光干涉測距系統(tǒng)來精確測量處于衛(wèi)星內(nèi)部的檢驗質(zhì)量之間距離的微小變化，實現(xiàn)探測引力波的目的。
張立華說，空間引力波探測帶來了極大的技術(shù)挑戰(zhàn)，很多技術(shù)指標(biāo)高于現(xiàn)有水平數(shù)個量級。因此，必須循序漸進、分步實施，通過技術(shù)試驗衛(wèi)星驗證相關(guān)技術(shù)，待關(guān)鍵技術(shù)取得實質(zhì)性突破以后，再去研制能夠在空間探測到引力波的衛(wèi)星系統(tǒng)。“天琴一號”技術(shù)試驗衛(wèi)星擔(dān)負(fù)的正是這個使命。
“地面上的干擾因素比較多，盡管我們通過一些間接的測試，加上一些仿真分析，能夠?qū)ο嚓P(guān)指標(biāo)進行綜合評價，但只有到軌道環(huán)境中才能得到更好的驗證，這也是發(fā)射‘天琴一號’的初衷。”張立華說。
值得一提的是，在“天琴一號”技術(shù)試驗衛(wèi)星項目研制過程中，我國首次采用部委、地方、高校、企業(yè)共同聯(lián)合研發(fā)科學(xué)試驗衛(wèi)星的方式，國家航天局為工程總體管理單位，中山大學(xué)為用戶單位，航天科技集團五院航天東方紅衛(wèi)星公司為衛(wèi)星總體負(fù)責(zé)單位，試驗載荷分別由中山大學(xué)、華中科技大學(xué)等國內(nèi)有關(guān)單位研制。
張立華說，這顆衛(wèi)星是整個“天琴”引力波探測計劃的首顆技術(shù)驗證星，只是“萬里長征的第一步”，距離最終實現(xiàn)空間引力波探測目標(biāo)還有很長的路要走，“當(dāng)然，這一步的技術(shù)驗證，將為未來技術(shù)發(fā)展提供有價值的參考，也是至關(guān)重要的一步。”
賀喜梅 ·中國青年網(wǎng)記者 邱晨輝 來源：
