繼“太極一號(hào)”之后，我國(guó)又一顆用于引力波探測(cè)研究的衛(wèi)星“天琴一號(hào)”迎來(lái)“首秀”。
“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)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(guó)“天琴”引力波探測(cè)計(jì)劃的首顆技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星成功啟航，開(kāi)啟了它的空間引力波探測(cè)技術(shù)的探索之旅。
“天琴計(jì)劃”是由中國(guó)科學(xué)院院士、中山大學(xué)校長(zhǎng)羅俊于2014年提出的、以中國(guó)為主導(dǎo)的國(guó)際空間引力波探測(cè)計(jì)劃。作為“天琴計(jì)劃”的先行軍，“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星由航天科技集團(tuán)五院航天東方紅衛(wèi)星公司抓總研制，該星肩負(fù)著對(duì)無(wú)拖曳控制技術(shù)、慣性傳感器技術(shù)、高精度激光干涉測(cè)量技術(shù)等在軌驗(yàn)證的使命，是空間引力波探測(cè)的探路者。
1916年，愛(ài)因斯坦基于廣義相對(duì)論預(yù)言了引力波的存在。通俗來(lái)講，因?yàn)橘|(zhì)量的存在，物體邊界處會(huì)發(fā)生時(shí)空彎曲。引力波就是時(shí)空彎曲中的漣漪，當(dāng)引力波通過(guò)的時(shí)候，物體之間的距離就會(huì)發(fā)生有節(jié)奏的增加和減少，引力波探測(cè)對(duì)于研究宇宙的起源、發(fā)展、演變意義重大。
2016年年初，美國(guó)的LIGO地面應(yīng)力波探測(cè)裝置首次直接探測(cè)到了引力波，找到了驗(yàn)證愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的“最后一塊拼圖”，在國(guó)際上掀起了引力波探測(cè)研究的熱潮。
為什么地面上都已經(jīng)探測(cè)到引力波了，還要到太空去探測(cè)？
“地面上由于激光干涉測(cè)量臂長(zhǎng)的限制，只能探測(cè)到高頻引力波，要探測(cè)到更寬域的低頻引力波，只能到太空中去，形成長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬(wàn)公里到數(shù)百萬(wàn)公里的干涉臂長(zhǎng)。”“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師張立華告訴記者，引力波探測(cè)將提供一種全新的天文觀測(cè)手段，成為人類觀測(cè)宇宙、了解宇宙的新窗口。
正是在這樣的背景下，我國(guó)謀劃實(shí)施空間引力波探測(cè)項(xiàng)目。其中，國(guó)家航天局面向前沿高精度空間探測(cè)共性技術(shù)，批準(zhǔn)了“天琴一號(hào)”衛(wèi)星項(xiàng)目的實(shí)施。
“天琴計(jì)劃”擬在地球軌道上部署3顆衛(wèi)星，組成臂長(zhǎng)十幾萬(wàn)公里的等邊三角形編隊(duì)，構(gòu)成空間引力波探測(cè)天文臺(tái)，通過(guò)激光干涉測(cè)距系統(tǒng)來(lái)精確測(cè)量處于衛(wèi)星內(nèi)部的檢驗(yàn)質(zhì)量之間距離的微小變化，實(shí)現(xiàn)探測(cè)引力波的目的。
張立華說(shuō)，空間引力波探測(cè)帶來(lái)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(gè)量級(jí)。因此，必須循序漸進(jìn)、分步實(shí)施，通過(guò)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)，待關(guān)鍵技術(shù)取得實(shí)質(zhì)性突破以后，再去研制能夠在空間探測(cè)到引力波的衛(wèi)星系統(tǒng)。“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星擔(dān)負(fù)的正是這個(gè)使命。
“地面上的干擾因素比較多，盡管我們通過(guò)一些間接的測(cè)試，加上一些仿真分析，能夠?qū)ο嚓P(guān)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，但只有到軌道環(huán)境中才能得到更好的驗(yàn)證，這也是發(fā)射‘天琴一號(hào)’的初衷。”張立華說(shuō)。
值得一提的是，在“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目研制過(guò)程中，我國(guó)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(yàn)衛(wèi)星的方式，國(guó)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(tuán)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(yàn)載荷分別由中山大學(xué)、華中科技大學(xué)等國(guó)內(nèi)有關(guān)單位研制。
張立華說(shuō)，這顆衛(wèi)星是整個(gè)“天琴”引力波探測(cè)計(jì)劃的首顆技術(shù)驗(yàn)證星，只是“萬(wàn)里長(zhǎng)征的第一步”，距離最終實(shí)現(xiàn)空間引力波探測(cè)目標(biāo)還有很長(zhǎng)的路要走，“當(dāng)然，這一步的技術(shù)驗(yàn)證，將為未來(lái)技術(shù)發(fā)展提供有價(jià)值的參考，也是至關(guān)重要的一步。”
賀喜梅 ·中國(guó)青年網(wǎng)記者 邱晨輝 來(lái)源：
