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揭秘“天琴一号”的前世今生

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揭秘“天琴一号”的前世今生

发布日期:2019/12/23 10:06:21 点击:313

 山西太原,12月20日11时22分,“天琴一号”卫星成功推向太空。

    “天琴一号”卫星总设计师张立华介绍,这是国内首颗由国家立项、高校牵头的技术试验卫星,也是国家正式立项的第一颗空间引力波探测技术试验卫星。其成功发射宣告中国酝酿了近20年的天琴空间引力波探测计划,正式进入“太空试验”阶段。这标志着中国人自己的空间引力波探测计划方案距离实现又往前推进了一大步。

    2014年3月,中国科学院院士罗俊在一次国际会议上正式提出空间引力波探测的天琴计划。该计划具体为2035年前后在距离地球约10万公里的轨道上,部署3颗全同卫星构成边长约17万公里的等边三角形编队,在太空中建成一个引力波天文台,探测引力波。2016年2月21日,中山大学正式发布天琴计划实施路线图“0123计划”,该计划将用15年到20年发射卫星上天。

    “天琴计划”首席科学家罗俊院士介绍了“0123计划”,其中,“1”包括发射单颗高精度空间惯性基准技术试验卫星和单颗天琴探路者试验卫星,“天琴一号”正是这颗“单颗高精度空间惯性基准技术试验卫星”。

    据了解,“天琴计划”得到国内多个部门的立项支持,“天琴一号”卫星也是在众多支持合作中成功入轨的。2015年教育部率先支持天琴计划的实施,2016年国家航天局和基金委同时立项支持月球中继星激光测距项目,2017年国家航天局发布《关于“十三五”民用航天科研的指导意见》,明确提出推动引力波探测试验验证卫星工程项目立项。

    2018年10月,国家航天局批复立项“高精度空间惯性基准技术试验卫星工程项目”,因该项目对应天琴“0123计划”中的步骤“1”,故命名为“天琴一号”。

    中山大学天琴中心副主任叶贤基说,“天琴一号”将肩负三大科学任务:空间惯性传感器进行在轨验证、对微牛级可变推力的微推力器进行在轨验证和对无拖曳控制技术进行在轨验证。同时,“天琴一号”也将对高精度激光干涉测量技术、高精度质心控制技术、高稳定性温度控制技术等引力波空间探测共性关键技术,开展在轨验证。

    中国科学院院士叶朝辉称,“天琴一号”不仅适用于空间引力波探测计划,还将满足其他基础科学空间实验对航天技术的发展需求,将为开展下一代卫星重力测量、深空探测、基础科学实验等提供重大技术储备。

    本世纪初,罗俊带领团队开始布局空间引力波探测的空间惯性传感和星间激光干涉测量技术两大核心技术的研究。经过4个“五年计划”的积累,目前独立知识产权的空间静电悬浮加速度计已经过多次在轨试验和空间应用。

    但是,罗俊表示,我国现有的技术水平距离空间引力波探测实际需要还有明显差距,尤其是在空间惯性传感和星间激光干涉测量两大核心技术上,存在若干量级上的差距。

    “‘天琴一号’的最大亮点,就是在上述两项技术上都有突破。”“天琴计划”团队成员涂良成教授说,首先是“新”,“天琴一号”所针对的无拖曳控制、微牛级可变推力微推力器、高精度激光干涉测量等方面的技术,在国内刚刚起步,急需在轨试验验证;其次是“高”,“天琴一号”是对我国空间引力波探测核心技术的一次最高水平的在轨试验验证。

    空间引力波探测技术虽然迈出了实质性、关键性的一大步,但这项工程巨大,技术前沿且复杂,是科学界的“无人区”,国际竞争日渐白热化。上海交通大学教授王斌表示,空间引力波探测计划是世界级大型科研计划,欧美国家早已意识到中国的潜在竞争力,目前欧洲的LISA计划再度加速推进。“天琴一号”卫星的发射,又将引起欧洲空间局的关注,国际竞争越来越明显,“这是空间科技话语权、主导权、发展权之争。我们使命重大、任务紧迫”。