海外解读中国秘密进行的“天琴”计划是什么?
根据爱因斯坦的相对论,宇宙中巨大的天体运动会让时空发生扭曲并像波浪一样传播,这就是引力波。2016年,多国科学家首次探测到了引力波。我国的引力波探测计划也在积极实施,在湖北武汉,华中科技大学的喻家山底下的防空洞里,罗俊院士和他的团队正在研发引力波探测装置。这个装置是在距离地球约10万公里高的轨道上放三颗卫星,中间用激光联系起来。引力波过来,一边空间会拉伸,一边空间会收缩,这个拉伸距离只有皮米级(一个原子的大小)。这个装置立体看像一个竖琴,而引力波是拨动琴弦的上帝之手,所以这个项目取名字叫“天琴”。未来,把这样一套装置放在宇宙空间里,就能测量出时空变化。“天琴”计划将在2030年前后,发射3颗卫星,组成空间引力波观测系统,对宇宙中广泛存在的豪赫兹的中频引力波展开探测。“天琴”计划,是未来中国人探测引力波的关键技术之一。2016年,位于美国的LIGO项目团队宣布发现引力波的存在,为人类观察宇宙打开了全新的视野。而事实上,中国人为了聆听这种宇宙中最神秘的琴声,已经准备了三十多年。1983年,罗俊就来到这座防空洞里进行引力的研究实验。因为物体间的引力非常微弱,实验装置必须做得极为精确,否则设备的误差就会把引力信号掩盖掉。严苛的要求,让引力测量一个试验仅准备就要几年,当时罗俊除了吃饭睡觉,其他的时间都在实验室里。1998年,罗俊发表了牛顿万有引力常数测试结果,测量精度达到世界先进水平。国外专家甚至把这座位于中国的防空洞誉为“世界引力的中心”。让罗俊欣慰的是,一批优秀学生留了下来,他们每个人都在各自的研究方向上取得世界级的成就。这个曾经寂静的防空洞又热闹了起来。目前,华中科技大学物理学院副院长涂良成正带着团队研发一台精密感受地球引力的仪器。未来,它可以装在飞机上,从空中给地球做CT,探索地球的内部情况,可以用来探测地底下的油气资源。涂良成在这个项目上工作了8年,把设备的精度做到了世界先进的水平,他希望再努力十五年,用国产设备把矿产资源这样的战略信息掌握在中国人自己的手里。这意味着,基础物理研究不仅可以获得学术成就,更可以满足国家实实在在的需求。对于罗俊来说,在这里坚守的岁月成了自己生命中的一部分。他依旧坚信,不管是引力测量还是引力波探测,基础科学除了能带动一个国家的人才和技术的进步外,本身对一个科学家来说也有着不可抗拒的吸引力。“人的天性有一个就是探索未知,越不清楚的地方越想去了解一下去知道。能把一件事做成世界上最好的结果,我很开心。”
天琴一号是如何完成在轨技术验证的,结果优于任务目标吗?
“天琴一号”的主载荷是由华中科技大学物理学院引力中心与中山大学物理与天文学院天琴中心共同研制的心血,同时还是首颗由国家立项面向未来引力波空间探测技术的用来试验的卫星。该卫星的成功发射意味着中国酝酿多年的空间引力波探测计划正式实行,开始进入了“太空试验”阶段,中国离在太空中的目标又进了一步,但是天琴一号是如何完成在轨技术验证的,结果优于任务目标吗?由于我国在引力波方面的研究还相对落后,所以“天琴计划”在我国太空领域的研究具有很重要的意义,不仅关乎我国在太空领域的探索,更是对我国科技发展以及国际地位产生了重要的影响,因此它在发射之后,时刻都在受到国内太空站的观察与监测。在轨技术验证的过程中,首先需要完成在月球上的距离探测,运用激光系统,在加上地面的辅助设施等相关系统的帮助进行完成;其次,需要进行无在拖拽控制、星裁激光干涉仪等一系列技术验证,以及空间等效原理实验检验;再次,需要完成高精度传感、星系空间激光测距等关键技术的验证,以及全球重力场的测量;最后,完成前三个步骤之后,还需要完成所有空间引力波探测所需要的关键技术,发射三颗地球高轨道卫星进行引力波的探测,天琴一号才是算完成在轨技术验证的。事实证明,结果是令人满意的,相当地优秀,天琴一号将计划完美的执行,不仅使得我们国家在引力波探测研究方面取得了重要的成就,甚至领先了全世界,这类科学的完美成功,将会推动相关领域的新成果的出现不说,还会进一步推动我国乃至全人类科技的发展。