昨日，中山大學(xué)舉行“天琴計劃”推進實施研討會。引力波被發(fā)現(xiàn)后為何中大仍要實施該計劃？據(jù)悉，“天琴計劃”發(fā)射三顆衛(wèi)星在地球軌道上探測引力波，覆蓋范圍更大，探測到更多波段的不同現(xiàn)象。目前，國內(nèi)已有十多個大學(xué)和研究院所參與其中，該項目也將成為中方牽頭的國際合作項目。中大校長羅俊表示，“天琴計劃”難度比當(dāng)年的阿波羅登月計劃還大。

　　啟動：珠海市投3億元用于基礎(chǔ)建設(shè)

　　“天琴計劃”由中山大學(xué)校長、中國科學(xué)院院士羅俊教授團隊領(lǐng)銜。其出發(fā)點是切實根據(jù)我國的技術(shù)能力實際和未來幾十年的發(fā)展前景，提出我國自主開展空間引力波探測的可行方案。

　　2015年1月在接棒中大校長之前，羅俊一直在華中科技大學(xué)從事物理學(xué)研究，其引力實驗室也被外國專家稱為“世界的引力中心”，并完成了“天琴計劃”的一些關(guān)鍵技術(shù)的儲備。例如，星間激光測距技術(shù)，就是在兩顆星之間用激光干涉的方法精確測量距離，同時還積累了10多年的慣性傳感器技術(shù)，曾在2006年搭載衛(wèi)星進行試驗，2013年第二次衛(wèi)星搭載。

　　據(jù)介紹，天琴計劃預(yù)期通過5年時間的發(fā)展，凝聚100人以上的科研隊伍，同時積極向國家申請建立“天琴計劃國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項目”。預(yù)期建成以后可以使中山大學(xué)成為我國空間引力科學(xué)最重要研究中心。

　　天琴計劃綜合設(shè)施的第一期工程包括3萬平方米的天琴綜合研究大樓、1萬平方米的山洞超靜實驗室、位于鳳凰山山頂?shù)?千平方米教學(xué)、科研、科普多功能觀測站。目前珠海市政府已投入約3億元經(jīng)費啟動天琴計劃基礎(chǔ)建設(shè)，主要負責(zé)山洞實驗室的挖掘、多功能觀測站的站址土地平整和上山道路的修建。綜合研究大樓、山洞超靜實驗室的潔凈實驗室工程、多功能觀測站的基建工程以及各種儀器設(shè)備將另外尋求資金渠道支持。

　　未來：將成中方牽頭的國際合作項目

　　據(jù)悉，“天琴計劃”還是一個國際合作項目，將成為中方牽頭的國際合作項目。目前，LISA計劃課題組的幾位核心成員非常愿意開展合作，來自德國、意大利、法國的頂尖教授也希望成為合作者或者顧問，俄羅斯莫斯科大學(xué)幾名教授已經(jīng)參與合作。

　　中大校方表示，“天琴計劃”用15年~20年的時間發(fā)射衛(wèi)星上天，實施時間比較長，因此需要各方有足夠的耐心。國外的“LISA計劃”也預(yù)計于2034年發(fā)射衛(wèi)星升空，兩個計劃在時間上接近。天琴的實驗技術(shù)方案會在未來的研究中進一步優(yōu)化，以實現(xiàn)其科學(xué)價值最大化。

　　“天琴計劃”四個階段

　　0顆星 - 為了滿足天琴衛(wèi)星對入軌精度的要求，天琴計劃將首先發(fā)展月球和深空衛(wèi)星激光測距技術(shù)，幫助實現(xiàn)對天琴衛(wèi)星毫米級的定軌精度；

　　1顆星 - 空間等效原理檢驗實驗：利用一顆衛(wèi)星在約700公里的軌道高度上將等效原理的檢驗提升到10-16水平；

　　2顆星 - 下一代重力衛(wèi)星實驗：利用兩顆衛(wèi)星在約400公里的軌道高度上、借助激光測距對全球重力場進行高精度測繪；

　　3顆星 - 天琴空間引力波探測實驗：探測引力波。

　　“天琴計劃”實施方案時間表

　　(一)2016~2020年：完成月球/深空衛(wèi)星激光測距、空間等效原理檢驗實驗和下一代重力衛(wèi)星實驗所需關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。

　　(二)2021~2025年：完成空間等效原理檢驗實驗和下一代重力衛(wèi)星實驗工程樣機，并成功發(fā)射下一代重力衛(wèi)星和空間等效原理實驗衛(wèi)星。

　　(三)2026~2030年：完成空間引力波探測關(guān)鍵技術(shù)，完成衛(wèi)星載荷工程樣機。

　　(四)2031~2035年：進行衛(wèi)星系統(tǒng)整機聯(lián)調(diào)測試、系統(tǒng)組裝，發(fā)射空間引力波探測衛(wèi)星。

　　焦點一：“天琴計劃”與LISA有什么不同？

　　根據(jù)計劃，天琴將像LISA一樣，采用三顆全同的衛(wèi)星構(gòu)成一個等邊三角形陣列，每顆衛(wèi)星內(nèi)部都包含一個或兩個極其小心懸浮起來的檢驗質(zhì)量。三顆衛(wèi)星在太空中的分列圖類似樂器豎琴，故命名為“天琴計劃”。

　　與LISA或eLISA不同的是，天琴的衛(wèi)星將在以地球為中心、高度約10萬公里的軌道上運行，針對確定的引力波源進行探測。這樣的選擇能夠避免測到引力波信號卻無法確定引力波源的問題，而且有望幫助節(jié)約大量衛(wèi)星發(fā)射方面成本。

　　焦點二：發(fā)現(xiàn)引力波還要繼續(xù)“天琴計劃”嗎？

　　美國科學(xué)家不久前發(fā)現(xiàn)引力波，“天琴計劃”還有必要進行嗎？記者了解到，美國LIGO的探測裝置中激光裝置為4公里，但這只是對進入地球的引力波進行探測，超出地球范圍的引力波探測不到，這也是“天琴計劃”實施的必要性之一。因為“天琴計劃”發(fā)射衛(wèi)星，在地球軌道上探測，可以覆蓋更大范圍，從而探測到更多波段的不同現(xiàn)象，也就能探出更多的現(xiàn)象。

　　“天琴計劃”相比其他探測方案，針對特定的引力波源，可通過天文觀測，也就是說“天琴計劃”探測到引力波可以同時進行其他天文觀測，這增加了探測的準(zhǔn)確性。

　　此外，“天琴計劃”取地球軌道，降低項目的難度，計劃分四步實施，每步均有明確的科學(xué)目標(biāo)，同時是下一步的科學(xué)驗證，逐步完成技術(shù)驗證。“難度比當(dāng)年的阿波羅登月計劃還大。”羅俊說。

　　焦點三：“天琴計劃”有什么科學(xué)價值？

　　引力波有望為人類描繪一幅全新的宇宙圖像，有望對天文學(xué)和宇宙學(xué)帶來深遠的影響。引力波的實驗探測有助于在極端條件下研究引力理論、研究劇烈的天體物理過程和極端致密天體的物質(zhì)特性、探索超大質(zhì)量黑洞和星系的形成、甚至提供有關(guān)極早期宇宙和量子引力的部分信息等。

　　據(jù)悉，“天琴計劃”不僅僅是基礎(chǔ)研究，發(fā)展起來的關(guān)鍵技術(shù)可用于很多領(lǐng)域，如精確測量地球重力場，使人類更加深刻地了解地球、水資源和礦產(chǎn)資源的分布和變化。又如精確測量距離，大到兩顆衛(wèi)星之間的距離，小到一個原子尺度的變化，都可以精確測算出來。

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