中國佈局引力波探測 提出“空間太極計劃”

美國科學家近日宣佈成功探測到引力波，證實了愛因斯坦引力理論的最後一項預言，震動世界。中國也正在積極佈局引力波探測和研究，中國科學院16日公佈了空間引力波研究與探測的“空間太極計劃”。

按照這一計劃，中國將在2030年前後將發射三顆衛星組成的引力波探測星組，用鐳射干涉方法進行中低頻波段引力波的直接探測。主要科學目標是觀測雙黑洞併合和極大品質比天體併合時産生的引力波輻射，以及其他的宇宙引力波輻射過程。

據介紹，空間引力波探測被列入了中科院制訂的空間2050年規劃。2008年由中科院發起，中科院多個研究所及院外高校科研單位共同參與，成立了中國科學院空間引力波探測論證組，開始規劃中國空間引力波探測在未來數十年內的發展路線圖。經過幾年的努力，目前已形成中科院院士胡文瑞、吳岳良為首席科學家的“空間太極計劃”工作組，在引力波源的理論及探測研究和衛星技術研究上取得了諸多進展。

胡文瑞院士介紹，“空間太極計劃”是一個中歐合作的國際合作計劃，目前有兩個方案。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家會議，完成雙邊合作的可行性報告。方案II是2033年前後發射一組中國的引力波探測衛星組，與2035年左右發射的eLISA衛星組同時邀遊太空。屆時，中國衛星組與eLISA衛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果。

“空間太極計劃”涉及學科領域和前端技術廣泛，需要發展空間超遠距離超高精度鐳射測量、超高靈敏度慣性感測器，以及超高精度衛星無拖曳控制等下一代高端空間技術，這些技術對於提升中國空間科學和深空探測的技術水準具有重要意義，對慣性導航、地球科學、高精度衛星平臺建設等應用領域也將發揮積極的作用。

“我國目前的技術能力與國際先進水準還有一定的差距，這種差距可以通過良好的國際合作得到一定彌補。”胡文瑞説，目前太極計劃工作組與國際同行已建立了廣泛的聯繫，與德國馬普學會引力物理研究所和萊布尼茨大學愛因斯坦研究所確立了深度合作關係。

一百年前，愛因斯坦在創立了廣義相對論後不久就提出了引力波存在預言。百年來，世界各國科學家為尋找引力波付出了巨大努力，建造了多種實驗裝置。今年2月11日，美國“鐳射干涉引力波天文臺”(LIGO)宣佈第一次直接探測到引力波，為人類開啟了宇宙觀測的全新窗口。

“針對不同頻率的引力波信號源，需要不同的引力波接收器，LIGO實驗在它的工作頻段證實引力波的存在，也就是説，引力波在其他廣泛的頻段都應該存在，如果在對應這些引力波頻段的探測上建造領先的實驗裝置，就會在未來的引力波科學大發現上佔據先機。”美國麻省理工學院物理系研究員蘇萌説。

LIGO的發現讓中國科學家對中國引力波研究充滿期待。除了中科院提出的“空間太極計劃”，中國引力波探測計劃還包括中山大學領銜的“天琴計劃”和中科院高能物理研究所主導的“阿裏實驗計劃”。“天琴計劃”的目標是去太空捕捉引力波；“阿裏實驗計劃”的目標則是在地面探測宇宙大爆炸初期的原初引力波。

“LIGO的發現證明了引力波的存在，我們可以滿懷信心地去尋找不同波段的引力波，就像不同波段的電磁波譜一樣。”蘇萌説，“比如阿裏實驗計劃將實現首次對北半球可見天區的原初引力波搜尋，是我國獨具特色的引力波研究項目，如果成功將是下一個引力波領域、宇宙學、高能物理的重大突破。”

“目前在國際引力波探測領域，中國的影響幾乎為零，希望借此機會更大推動國內引力波研究的發展。”中科院院士、中科院高能物理研究所所長王貽芳説。（新華社記者吳晶晶 白國龍）