2月16日消息，2016年2月11日LIGO（激光干涉引力波觀測站）實驗組宣布直接觀測到引力波信號。這一劃時代的發(fā)現(xiàn)不僅是對愛因斯坦廣義相對論一 次意義非凡的直接驗證，也為人類進一步探索宇宙的起源、形成和演化提供了一個全新的觀測手段。中國科學(xué)院經(jīng)過論證，提出空間太極計劃，規(guī)劃我國空間引力波 探測在未來數(shù)十年內(nèi)的發(fā)展路線圖。 GORu*[U8  

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按照空間太極計劃我國將在2030年前后發(fā)射三顆衛(wèi)星組成的引力波探測星組，用激光干涉方法進行中低頻波段引力波的直接探測。太極計劃的主要科學(xué)目標(biāo)是觀測雙黑洞并合和極大質(zhì)量比天體并合時產(chǎn)生的引力波輻射，以及其它的宇宙引力波輻射過程。
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宇宙中引力波來自天體的能量和質(zhì)量變化，不同頻率的引力波對應(yīng)于不同的天體物理過程。引力波譜的分析表明，地面觀測的高頻(>10Hz) 引力波主要對應(yīng)于致密雙星的引力輻射。此次LIGO（激光干涉引力波觀測站）實驗組宣布直接觀測到引力波信號就屬于高頻信號。上世紀(jì)60年代，人們開始在地面用共振天線探測引力波，但是由于靈敏度不夠而未獲得肯定的結(jié)果。90年代以來，人們開始用激光干涉方法在地面測量引力波，臂長分別達到4公里(美國的LIGO)，3公里(意、法合作的VIRGO)，600米(德、英合作的GEO)，和300米(日本的TAMA300)，其技術(shù)水平比共振天線法的探測靈敏度提高了四個數(shù)量級，使得LIGO實驗組最終能夠直接觀測到引力波的信號。 y{CyjYpz^  
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中頻波段的引力波源主要是中等質(zhì)量的致密雙星(黑洞、中子星、白矮星)，以及宇宙大爆炸早期(10-34秒以后)產(chǎn)生的引力波。近些年來基于地面的引力波探測實驗裝置，由于受空間距離的限制和地球重力梯度噪聲的影響，無法探測低于10Hz的中低頻引力波，使其研究目標(biāo)變得較為有限。為此，多國科學(xué)家都在加緊開展空間引力波探測的研究計劃，空間激光干涉法測量中、中低頻引力波將是天文學(xué)和空間宇宙物理最前沿的課題。 *7.EL`8  
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1993年歐洲空間局(ESA)首先提出激光干涉空間天線(LISA)計劃，在中低頻波段進行空間引力波測量。1997年美國空間局(NASA)加入，成為歐、美聯(lián)合計劃。LISA計劃的引力波源是雙星系、超大質(zhì)量雙黑洞和大質(zhì)量比雙黑洞的并合、普通星系核中大質(zhì)量黑洞捕獲恒星質(zhì)量黑洞、超致密雙星、以及大質(zhì)量天體的爆炸等。2015年底已發(fā)射了LISA的關(guān)鍵技術(shù)驗證衛(wèi)星LISA-Pathfinder，計劃于2025年左右發(fā)射(可能延至2030年或以后)由三顆各相距500萬公里，裝有空間激光干涉儀的衛(wèi)星組進行空間引力波探測。最近，美國提出的后“愛因斯坦計劃”包括兩顆星，其中一顆是“大爆炸觀測者”，著重于探測地面和LISA之間的中頻引力波。日本也提出了在相似頻段觀測引力波的DECIGO計劃。中頻波段的引力波源主要是中等質(zhì)量的致密雙星(黑洞、中子星、白矮星)，以及宇宙大爆炸早期(10-34秒以后)產(chǎn)生的引力波。 ?;1^8 c0  
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2008年由中國科學(xué)院發(fā)起，中科院多個研究所及院外高校科研單位共同參與，成立了中國科學(xué)院空間引力波探測論證組，開始規(guī)劃我國空間引力波探測的，經(jīng)過幾年的努力，目前已形成了空間太極（Taiji）計劃工作組。按照太極計劃我國在2030年前后將發(fā)射由位于等邊三角形頂端三顆衛(wèi)星組成的引力波探測星組，用激光干涉方法進行中低頻波段引力波的直接探測。衛(wèi)星采用無拖曵技術(shù)，星組中衛(wèi)星間距300萬公里，激光功率約2瓦，望遠(yuǎn)鏡口徑約0.5米，加速度噪音為 3 x 10-15ms-2/√Hz。這一組技術(shù)指標(biāo)總體上優(yōu)于LISA的要求，而頻率范圍復(fù)蓋了LISA的低頻和DECIGO的中頻。 r[>4b}4s  
空間引力波太極計劃涉及學(xué)科領(lǐng)域和前端技術(shù)廣泛，包括物理學(xué)、天文學(xué)、宇宙學(xué)、天體物理、空間科學(xué)、光學(xué)，以及精密測量、航天技術(shù)、導(dǎo)航與制導(dǎo)、飛行器與軌道設(shè)計等，需要發(fā)展空間超遠(yuǎn)距離超高精度激光測量、超高靈敏度慣性傳感器，以及超高精度衛(wèi)星無拖曳控制等下一代高端空間技術(shù)，這些技術(shù)對于提升我國空間科學(xué)和深空探測的技術(shù)水平具有重要意義，對慣性導(dǎo)航、地球科學(xué)、高精度衛(wèi)星平臺建設(shè)等應(yīng)用領(lǐng)域也將發(fā)揮積極的作用。 K:Mm?28s  
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空間引力波探測和研究同樣需要許多先進技術(shù)。在空間激光干涉儀方面需要穩(wěn)頻和鎖相的大功率激光器和激光干涉系統(tǒng)；需要用無拖曵技術(shù)控制的高精度光學(xué)平臺；需要測量超低重力水平的慣性傳感器；需要控制各種噪聲以分辨出引力波引起的微小距離的變化；以及需要與實驗設(shè)備一體化的衛(wèi)星研制。這些正是引力波國際探測計劃要研究解決的關(guān)鍵技術(shù)。我國目前的技術(shù)能力與國際先進水平還有一定的差距，這種差距可以通過良好的國際合作得到一定的彌補，太極計劃提出的正是中歐合作的國際合作計劃，它有兩個方案。方案I是參加歐洲空間局的eLISA雙邊合作計劃，今年秋天將召開第三次雙方科學(xué)家會議，完成雙邊合作的可行性報告，然后各自向主管部門呈報，由雙方主管部門審批后執(zhí)行。國際上很希望能有二組空間引力波探測系統(tǒng)同時進行空間探測，彼此驗證。方案II就是發(fā)射一組中國的引力波探測衛(wèi)星組，與2035年左右發(fā)射的eLISA衛(wèi)星組同時邀游太空，進行低頻引力波探測。方案II擬于2033年前后發(fā)射，實現(xiàn)我國大型先進科學(xué)衛(wèi)星計劃的突破。屆時，中國衛(wèi)星組與eLISA衛(wèi)星組同時在空間獨立進行引力波探測，互相補充和檢驗測量結(jié)果，我國將成為國際上空間引力波研究最重要基地之一。以基礎(chǔ)科學(xué)研究為牽引，我國在空間科學(xué)研究、高端空間技術(shù)和科學(xué)衛(wèi)星的整體水平上將會有一個質(zhì)的飛躍。 :2#8\7IU^'  
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對于日前備受關(guān)注的中山大學(xué)發(fā)起天琴計劃，中國科學(xué)院力學(xué)研究所胡文瑞院士表示，天琴計劃不僅僅是引力波觀測，還包括地球重力測量等其他觀測內(nèi)容，對引力波的觀測在地球軌道，而空間太極計劃由中國科學(xué)院發(fā)起，計劃專注于觀測中低頻段的引力波，觀測軌道在太陽軌道，實現(xiàn)多維觀測引力波。胡文瑞院士還表示：“中國做引力波研究的人不是太多而是太少，希望越來越多的人能共同參與到引力波的研究中來。”