中山大学发布天琴计划 将发射卫星探测引力波

　　昨日，中山大学举行“天琴计划”推进实施研讨会。引力波被发现后为何中大仍要实施该计划?据悉，“天琴计划”发射三颗卫星在地球轨道上探测引力波，覆盖范围更大，探测到更多波段的不同现象。目前，国内已有十多个大学和研究院所参与其中，该项目也将成为中方牵头的国际合作项目。中大校长罗俊表示，“天琴计划”难度比当年的阿波罗登月计划还大。

　　启动：珠海市投3亿元用于基础建设

　　“天琴计划”由中山大学校长、中国科学院院士罗俊教授团队领衔。其出发点是切实根据我国的技术能力实际和未来几十年的发展前景，提出我国自主开展空间引力波探测的可行方案。

　　2015年1月在接棒中大校长之前，罗俊一直在华中科技大学从事物理学研究，其引力实验室也被外国专家称为“世界的引力中心”，并完成了“天琴计划”的一些关键技术的储备。例如，星间激光测距技术，就是在两颗星之间用激光干涉的方法精确测量距离，同时还积累了10多年的惯性传感器技术，曾在2006年搭载卫星进行试验，2013年第二次卫星搭载。

　　据介绍，天琴计划预期通过5年时间的发展，凝聚100人以上的科研队伍，同时积极向国家申请建立“天琴计划国家重大科技基础设施项目”。预期建成以后可以使中山大学成为我国空间引力科学最重要研究中心。

　　天琴计划综合设施的第一期工程包括3万平方米的天琴综合研究大楼、1万平方米的山洞超静实验室、位于凤凰山山顶的5千平方米教学、科研、科普多功能观测站。目前珠海市政府已投入约3亿元经费启动天琴计划基础建设，主要负责山洞实验室的挖掘、多功能观测站的站址土地平整和上山道路的修建。综合研究大楼、山洞超静实验室的洁净实验室工程、多功能观测站的基建工程以及各种仪器设备将另外寻求资金渠道支持。

　　未来：将成中方牵头的国际合作项目

　　据悉，“天琴计划”还是一个国际合作项目，将成为中方牵头的国际合作项目。目前，LISA计划课题组的几位核心成员非常愿意开展合作，来自德国、意大利、法国的顶尖教授也希望成为合作者或者顾问，俄罗斯莫斯科大学几名教授已经参与合作。

　　中大校方表示，“天琴计划”用15年~20年的时间发射卫星上天，实施时间比较长，因此需要各方有足够的耐心。国外的“LISA计划”也预计于2034年发射卫星升空，两个计划在时间上接近。天琴的实验技术方案会在未来的研究中进一步优化，以实现其科学价值最大化。

　　“天琴计划”四个阶段

　　0颗星-为了满足天琴卫星对入轨精度的要求，天琴计划将首先发展月球和深空卫星激光测距技术，帮助实现对天琴卫星毫米级的定轨精度;

　　1颗星-空间等效原理检验实验：利用一颗卫星在约700公里的轨道高度上将等效原理的检验提升到10-16水平;

　　2颗星-下一代重力卫星实验：利用两颗卫星在约400公里的轨道高度上、借助激光测距对全球重力场进行高精度测绘;

　　3颗星-天琴空间引力波探测实验：探测引力波。

　　“天琴计划”实施方案时间表

　　(一)2016~2020年：完成月球/深空卫星激光测距、空间等效原理检验实验和下一代重力卫星实验所需关键技术研发。

　　(二)2021~2025年：完成空间等效原理检验实验和下一代重力卫星实验工程样机，并成功发射下一代重力卫星和空间等效原理实验卫星。

　　(三)2026~2030年：完成空间引力波探测关键技术，完成卫星载荷工程样机。

　　(四)2031~2035年：进行卫星系统整机联调测试、系统组装，发射空间引力波探测卫星。

　　焦点一：“天琴计划”与LISA有什么不同?

　　根据计划，天琴将像LISA一样，采用三颗全同的卫星构成一个等边三角形阵列，每颗卫星内部都包含一个或两个极其小心悬浮起来的检验质量。三颗卫星在太空中的分列图类似乐器竖琴，故命名为“天琴计划”。

　　与LISA或eLISA不同的是，天琴的卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行探测。这样的选择能够避免测到引力波信号却无法确定引力波源的问题，而且有望帮助节约大量卫星发射方面成本。

　　焦点二：发现引力波还要继续“天琴计划”吗?

　　美国科学家不久前发现引力波，“天琴计划”还有必要进行吗?记者了解到，美国LIGO的探测装置中激光装置为4公里，但这只是对进入地球的引力波进行探测，超出地球范围的引力波探测不到，这也是“天琴计划”实施的必要性之一。因为“天琴计划”发射卫星，在地球轨道上探测，可以覆盖更大范围，从而探测到更多波段的不同现象，也就能探出更多的现象。

　　“天琴计划”相比其他探测方案，针对特定的引力波源，可通过天文观测，也就是说“天琴计划”探测到引力波可以同时进行其他天文观测，这增加了探测的准确性。

　　此外，“天琴计划”取地球轨道，降低项目的难度，计划分四步实施，每步均有明确的科学目标，同时是下一步的科学验证，逐步完成技术验证。“难度比当年的阿波罗登月计划还大。”罗俊说。

　　焦点三：“天琴计划”有什么科学价值?

　　引力波有望为人类描绘一幅全新的宇宙图像，有望对天文学和宇宙学带来深远的影响。引力波的实验探测有助于在极端条件下研究引力理论、研究剧烈的天体物理过程和极端致密天体的物质特性、探索超大质量黑洞和星系的形成、甚至提供有关极早期宇宙和量子引力的部分信息等。

　　据悉，“天琴计划”不仅仅是基础研究，发展起来的关键技术可用于很多领域，如精确测量地球重力场，使人类更加深刻地了解地球、水资源和矿产资源的分布和变化。又如精确测量距离，大到两颗卫星之间的距离，小到一个原子尺度的变化，都可以精确测算出来。

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　　记者韦英哲