近日，《自然》雜志子刊《自然·天文》發(fā)表題為“中國空間引力波探測計劃的概念與現(xiàn)狀”的論文，這是中國科學家第一次在頂尖國際雜志上對中國空間引力波探測做出完整、系統(tǒng)的介紹。
2016年2月，美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)宣布在2015年9月14日人類首次直接探測到了引力波，這是21世紀物理學最重大的發(fā)現(xiàn)。引力波在宇宙中幾乎自由傳播，是探究包括引力本質在內的新物理及宇宙奧秘的窗口。引力波探測的國際競爭，目前已經到了白熱化程度，為了參與這一國際最前沿、最基本的科學研究，中國科學家提出了“天琴”與“太極”兩個空間引力波探測計劃。
“天琴計劃”是中國科學院院士羅俊于2014年3月在華中科技大學的一次國際會議上提出，2015年7月在中山大學發(fā)起，以中國為主導的國際空間引力波探測計劃。其目標是在2035年前后，在約10萬公里高的地球軌道上，部署3顆全同衛(wèi)星，3顆衛(wèi)星將構成邊長約為17萬公里的等邊三角形編隊，建成空間引力波天文臺“天琴”，開展引力波的空間探測，進行天體物理、宇宙學及基礎物理前沿研究。“天琴一號”已于2019年12月20日成功發(fā)射，并實現(xiàn)了所有預期目標。
2016年，中國科學院提出了我國空間引力波探測“太極計劃”。類似歐美LISA計劃，“太極計劃”的3星編隊軌道是以太陽為中心，設計干涉臂臂長即衛(wèi)星間距300萬公里。“太極計劃”對衛(wèi)星的穩(wěn)定性提出了更高要求，3顆衛(wèi)星必須構成超穩(wěn)超靜平臺。2019年8月31日，我國首顆空間引力波探測技術實驗衛(wèi)星“太極一號”成功發(fā)射，標志著“太極計劃”第一步任務目標已成功實現(xiàn)。
“中國空間引力波探測計劃的概念與現(xiàn)狀”一文由華中科技大學龔云貴、羅俊教授，上海交通大學及揚州大學王斌教授共同撰寫。
龔云貴教授長期從事引力理論、引力波物理及宇宙學方面的研究，在國際上最先開展中國“天琴”及“太極”聯(lián)合觀測方面的研究，發(fā)現(xiàn)“天琴”及“太極”聯(lián)合觀測，可以把對于引力波源的空間定位能力提高至少兩個數(shù)量級，這為引力波作為標準汽笛去研究哈勃常數(shù)危機及宇宙演化提供了理論基礎。
單個引力波探測器對于不同空間方位的敏感度不同，龔云貴教授團隊發(fā)現(xiàn)LISA、“天琴”及“太極”聯(lián)合起來，不僅可以覆蓋更寬廣的空間，而且可以更加精確地確定引力波源的物理參數(shù)，從而更好地理解種子黑洞的起源及演化、宇宙的起源、演化及引力的本質特性等。
本報記者 吳純新 劉志偉 通訊員 高 翔 江可凡