华科团队披露引力波探测中国计划 地球轨道组建卫星阵列捕获引力波数据

长江日报讯（记者陈晓彤 通讯员高翔 江可凡）9月15日，华中科技大学再获科研突破。该校天琴引力波理论团队在国际最权威天文刊物之一——《自然》（Nature）杂志子刊《自然-天文》（Nature Astronomy）上刊文，介绍中国空间引力波探测计划。

据了解，此文是应该刊物主编的邀请，向国际学界发出中国声音，全方位地介绍中国的“天琴”及“太极”空间引力波探测计划的成就。

华中科技大学物理学院教授龚云贵介绍，此前，国际上对我国空间引力波探测计划进展知之甚少，这是中国科学家首次在顶尖国际杂志做完整系统的介绍。更重要的是，该文呼吁在“引力波探测”这一国际竞争白热化的领域，达成更紧密的国际合作。

引力波探测是世界科学界公认的难度最大的尖端科技之一。根据爱因斯坦的相对论，有质量物体非对称加速运动引起的时空涟漪像波浪一样传播，这就是引力波。就像普通物体之间的万有引力通常不会被感知到，普通物体产生的引力波也弱得无法被探测到。

2016年2月，美国激光干涉引力波天文台(LIGO)宣布，在2015年9月14日人类首次直接探测到了引力波，这是21世纪物理学最重大的发现。学界普遍认为，引力波的发现是物理学和天文学的一项重大突破。它开启了人类探索宇宙的一扇大门，甚至可能揭开宇宙诞生早期的奥秘。

目前，发达国家在引力波探测的国际竞争已经到了白热化程度。为了进入引力波这一国际最前沿、最基本的科学研究竞争队列，中国科学家独立提出了“天琴”与“太极”两个空间引力波探测计划。

“天琴计划”是中国科学院院士罗俊于2014年3月在华中科技大学的一次国际会议上提出，2015年7月在中山大学发起，以中国为主导的国际空间引力波探测计划。华中科技大学是主要合作单位，引力波的实验基地就在喻家山山洞里。

据介绍，“天琴计划”的思路是在2035年前后，向距地球10万公里轨道上发射三颗卫星，围绕地球组建等边三角形卫星阵列。它们像在太空中架了一把竖琴，宇宙中的引力波传过来，则会拨动“琴弦”。通过激光测距等技术测得三颗卫星的距离和位置变化，就能获取该引力波数据，并进行天体物理、宇宙学及基础物理前沿研究。

而“太极计划”是中国科学院2016年提出，类似欧美LISA计划，“太极计划”的三星编队轨道是以太阳为中心，设计干涉臂臂长即卫星间距300万公里。“太极计划”对卫星的稳定性提出了更高要求，三颗卫星必须构成超稳超静平台。

龚云贵坦言，目前中国地面引力波探测确实落后于欧美，但在空间引力波探测上，中国与欧美的距离正不断缩小。

“围绕地球轨道进行探测，是‘天琴计划’的原创成果，‘太极计划’和欧美的‘LISA计划’类似，是运行在太阳轨道周围。”龚云贵介绍，两者都有其优势和劣势。围绕太阳轨道，虽然成本更高，但它能探测到更大质量的黑洞双星所发出的更低频率的引力波信号。而“天琴”由于靠近地球，从发射到入轨预期相对时间较短，更短的激光干涉臂在偏高频端的探测灵敏度高，对于研究中等质量黑洞，以及联合地面探测实验进行多波段引力波研究都非常重要。