专家：中国空间引力波探测计划应整合实力联合攻关

 

“当前，中国空间引力波探测计划应尽快整合国内实力、开展联合攻关，开展相应的国际合作。”在4月17日-18日举行的香山科学会议第649次学术讨论会上，此次会议执行主席之一、中科院力学研究所研究员、中科院院士胡文瑞在会议报告中呼吁。

《中国科学报》同时从此次会议上获知，目前正在推进的空间“太极计划”进展顺利，预计2033年发射“太极探测星”，并计划在2025年前后发射关键技术实验双星，验证空间关键技术，其背景型号项目已获科学院“空间科学（二期）”战略性先导A科技专项的立项支持。

最好时代已到来

引力波是时空弯曲中的涟漪，通过波的形式从辐射源向外传播，这种波以引力辐射的形式传输能量，类似石头丢进水里产生的波纹。1919年，爱因斯坦在广义相对论中预言了引力波的存在。一个世纪以来，全世界科学家们都试图从实验上观察到引力波。

2016年2月美国LIGO（激光干涉引力波观测站）宣布其两个观测站同时观测到引力波。这是人类首次在实验中直接观测到引力波，成为引力波研究历史上的重大突破，三位科学家因此获得2017年诺贝尔物理学奖。

在科学家们看来，当前， LIGO直接观测到引力波为后续研究的可行性提供了最有力的证据。

会议执行主席之一、中科院大学教授、中科院院士吴岳良告诉《中国科学报》：“引力波提供了有别于电磁波的一个全新的观测宇宙的重要窗口，成为人类探索和认识未知世界的新的重要途径和手段。”引力波携带着宇宙起源、演化、形成和宇宙结构的原初信息，使人类可通过引力波探测到基于电磁波天文望远镜所观测不到的宇观尺度和天体源，例如宇宙的黑暗时期、暗宇宙和黑洞等。

无疑，引力波研究的最好时代已经到来。

中科院率先布局

作为科研“国家队”，中科院在国内率先布局引力波相关研究。

2008年3月，原中国科学院基础局启动了引力波领域前沿科学问题的部署，中科院空间引力波探测论证组成立。“考虑到引力波和微重力密不可分，有关引力波的前期研究被安排在力学研究所国家微重力实验室开展。”胡文瑞告诉《中国科学报》。和胡文瑞同时加入论证组以中科院的专家为主，也吸纳了来自华中科技大学、东方红卫星公司等单位的专家。

2010年5月，胡文瑞等专家在前期工作基础上，形成一份《国家重大科技基础设施中长期重点建设项目建议》，这成为全国首个空间引力波观测的建议。这份建议书极具前瞻性，内容与当前正在开展的“太极计划”相差无几。“除了卫星编队的距离当时提的是50万公里，别的参数都差不多。”胡文瑞表示。

同一时期，欧空局1993年启动的空间引力波探测“LISA计划”由于美国NASA的退出，不得不将该计划简化为“eLISA”计划，并寻找新的合作伙伴。

2011年，在首次eLISA联盟会议上，我国科学家提出了中国空间引力波探测计划，并从技术和科学目标考虑，优先选择间距为三百万公里的正三角形卫星编队，以太阳为中心落后或超前地球约二十度进行绕转。经多轮协商，中方提出以贡献20%仪器设备的条件参加eLISA或者独立研发三星组两个方案。

“太极计划”进展顺利

2012年后，中科院空间引力波探测工作组在先导科技专项空间科学预先研究项目两期的资助下，在引力波源的理论及探测研究和卫星技术研究上取得了诸多进展。

2016年，中科院启动了战略性先导科技专项（B类）“引力波的多波段测量”，其中包括了空间引力波计划。空间“太极计划”也相继走进大众视野，计划采用高精度星间激光干涉测距技术和无拖曳航天技术，瞄准中低频段引力波进行探测和研究，由胡文瑞和吴岳良担任该计划首席科学家。

此次会议上，吴岳良介绍，“太极计划”正在实施背景型号地面研究、双星试验性及发射太极三星的三步走战略。“预计在2020年底完成第一步走，2021年至2025年间以‘太极探测星’项目完成关键技术空间验证，2025年至2033年开展第三步走，实现三星探测计划。”他说。

目前，“太极计划”已初步掌握了超稳干涉仪、高精度相位计、高精度角位移敏感器、低噪探测器和超稳望远镜等关键核心技术及制作。

此外，在国内，中山大学于2015年提出空间低频引力波探测的“天琴计划”。目前公开资料显示，该计划将实施三颗卫星编队绕地球轨道的方案。对此，专家认为，由于轨道噪声、温度变化、太阳阴影、 科学测量时间不连续选择地球轨道方案风险较大，太阳轨道应是优先选择的方案。

通过为期两天的讨论，与会专家认为，为保证我国引力波探测和引力波天文学研究工作持续有效地推进，应加强统筹谋划部署，做好顶层设计和战略布局。同时，应充分利用中科院在引力波理论、技术及工程方面的深厚基础，成立引力波探测国际顾问委员会，推进国内外协作联盟。

“当前，在学术与技术竞争严酷的环境中，中国空间引力波探测计划均为预研性计划，应尽快从国家层面整合实力、协调各方的优势力量联合攻关。”胡文瑞强调，“中国科技界有决心在引力波的空间检验方面作出重大贡献。”

附：香山科学会议小结

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