天琴计划探测什么波？“天琴二号”将验证下一代重力卫星关键技术

海外解读中国秘密进行的“天琴”计划是什么？

根据爱因斯坦的相对论，宇宙中巨大的天体运动会让时空发生扭曲并像波浪一样传播，这就是引力波。2016年，多国科学家首次探测到了引力波。

这个装置是在距离地球约10万公里高的轨道上放三颗卫星，中间用激光联系起来。引力波过来，一边空间会拉伸，一边空间会收缩，这个拉伸距离只有皮米级（一个原子的大小）。这个装置立体看像一个竖琴，而引力波是拨动琴弦的上帝之手，所以这个项目取名字叫“天琴”。未来，把这样一套装置放在宇宙空间里，就能测量出时空变化。

“天琴”计划将在2030年前后，发射3颗卫星，组成空间引力波观测系统，对宇宙中广泛存在的豪赫兹的中频引力波展开探测。“天琴”计划，是未来中国人探测引力波的关键技术之一。2016年，位于美国的LIGO项目团队宣布发现引力波的存在，为人类观察宇宙打开了全新的视野。

而事实上，中国人为了聆听这种宇宙中最神秘的琴声，已经准备了三十多年。1983年，罗俊就来到这座防空洞里进行引力的研究实验。因为物体间的引力非常微弱，实验装置必须做得极为精确，否则设备的误差就会把引力信号掩盖掉。

严苛的要求，让引力测量一个试验仅准备就要几年，当时罗俊除了吃饭睡觉，其他的时间都在实验室里。1998年，罗俊发表了牛顿万有引力常数测试结果，测量精度达到世界先进水平。国外专家甚至把这座位于中国的防空洞誉为“世界引力的中心”。

让罗俊欣慰的是，一批优秀学生留了下来，他们每个人都在各自的研究方向上取得世界级的成就。这个曾经寂静的防空洞又热闹了起来。目前，华中科技大学物理学院副院长涂良成正带着团队研发一台精密感受地球引力的仪器。未来，它可以装在飞机上，从空中给地球做CT，探索地球的内部情况，可以用来探测地底下的油气资源。

涂良成在这个项目上工作了8年，把设备的精度做到了世界先进的水平，他希望再努力十五年，用国产设备把矿产资源这样的战略信息掌握在中国人自己的手里。这意味着，基础物理研究不仅可以获得学术成就，更可以满足国家实实在在的需求。对于罗俊来说，在这里坚守的岁月成了自己生命中的一部分。他依旧坚信，不管是引力测量还是引力波探测，基础科学除了能带动一个国家的人才和技术的进步外，本身对一个科学家来说也有着不可抗拒的吸引力。

“人的天性有一个就是探索未知，越不清楚的地方越想去了解一下去知道。能把一件事做成世界上最好的结果，我很开心。

“天琴二号”将验证下一代重力卫星关键技术

近日，数十位国内空间科学领域专家齐聚广州，研讨教育部空间科学中长期和“十四五”规划前沿课题。 中山大学天琴中心教授叶贤基在会上介绍了“天琴二号”技术试验卫星的进展情况。

“在这方面，我们跟美德处于同一起跑线，大家都在加快攻克下一代重力卫星技术，竞争下一代重力卫星领先地位。”中国科学院院士许厚泽说，希望“天琴二号”顺利推进，实现中国重力卫星技术的自主、领先和安全。 重力卫星对国计民生具有重大战略意义。中科院精密测量科学与技术创新研究院研究员钟敏表示，使用星间激光干涉测量技术的“天琴二号”卫星，其实验数据可用于帮助建立高精度、高时空分辨率的全球重力场模型，能服务于大地测量、地球物理、国防安全等领域，有助于应对全球气候变化、防灾减灾等人类共同面临的挑战。

据中山大学天琴中心专家介绍，“天琴二号”技术试验卫星的主要关键技术已经取得突破，技术基础和人才团队保障到位。 航天东方红卫星有限公司研究员、“天琴一号”总设计师张立华表示，“天琴一号”卫星的技术验证任务已全部完成，结果超出预期，期待“天琴二号”技术试验卫星能够对高精度星间激光干涉测量技术进行充分的验证，这将是整个天琴大科学计划的又一次重大技术突破，也有望在高精度重力场应用方面取得创新成果。 天琴计划是我国自主的空间引力波探测计划，其技术路线包含“0123”四个阶段，最终在距离地球约10万公里的轨道上，部署3颗卫星，在太空中建成一个探测引力波的天文台。

“天琴二号”由中山大学、华中 科技 大学、航天东方红卫星有限公司等联合研制，是整个计划中的第三步“2”，也是整个计划第二阶段关键技术试验验证卫星。

天琴二号试验卫星，到底有着怎样的作用？

天琴二号试验卫星，有着怎样的作用？近日，数十位国内空间科学领域专家齐聚广州，会上，讨论我国自主空间引力波探测计划，天琴计划包括推进的“天琴二号”卫星项目，验证多项空间引力波探测关键技术和重力卫星的关键技术。时间万物。

天琴计划是以中国为主导的国际空间引力波探测计划，酝酿准备于上个世纪90年代，于2014年3月正式提出到2035年前后，在距离地球约10万公里的轨道上部署三颗卫星，构成边长约为17万公里的等边三角形星座，在太空中建成一个探测引力波的天文台。2001为了推动研究。罗俊与研制出空间惯性的法国教授约好，专门去法国商谈国际合作，却被对方拒绝门外，罗俊经历过这件事之后，更加坚定走独立自主的研究道路。多年来一追保持这自己的理念，不展示样品，要管用的产品。

对事业负责对国家负责的观点。‘天琴二号’一组发射两颗卫星，在约400公里轨道高度上对星间激光干涉测量技术进行验证，瞄准未来空间引力波探测。”罗俊在采访中表示，目前“天琴二号”多项关键技术已经完成了地面验证。

些技术包括：星载窄线宽激光器和激光稳频控制已完成原理样机，目前已经进入工程样机研制阶段，接下来要进行星载封装设计和空间环境模拟测试。“天琴二号”卫星不仅能为下一代重力卫星的核心技术提供在轨验证，而且其科学数据可为建立高精度、高时空分辨率的全球重力场模型积累经验，最终服务于大地测量、地球物理、国防安全等领域，有助于应对全球气候变化、防灾减灾等人罗俊说；“天琴计划”不仅吸引着对科学兴趣的人，也吸引着科研报国人才。这是作为科学家是责任，最后希望“天琴计划”早日研发成功。

美国也得服气！天琴计划正在紧张筹备，或将引领世界探索宇宙

2020年对于我国的航天事业来说真的是不平凡的一年，我们的北斗导航系统全球组网完成，还发射了火星探测器，并且在最近四十多年的时间里首次为人类带回月球土壤，这让我国的航天事业震惊了全世界。 不过，我们并没有停止脚步，而是再接再厉，继续着不断的突破，追求更高的成就。

105年前，爱因斯坦发表了著名的广义相对论。这个伟大的理论暗含着一个预言，那就是引力波。任何天体在宇宙中运行的同时，都会凭借自身的质量造成时空的涟漪，这就是引力波 。普通的天体所产生的引力波非常微弱，而像黑洞并合、中子星相撞这样的极端宇宙事件，是探测引力波的绝佳对象，同时引力波也是我们了解这些极端事件中一些细节的最完美工具。

这个预言提出了一百年，科学家都没有取得什么有效的进展。2014年的时候，中国科学院罗俊院士首次提出了我们要探测引力波的想法。2015年7月，这个计划在中山大学被正式提出，这就是今天我们所说的 天琴计划 。

说起来，这个名字不仅好听，而且非常“应景”，引力波就像琴弦一样会振动，也需要懂的人才能聆听。 说起来也巧，就在这个时候，美国的 激光干涉仪引力波天文台 （LIGO）在人类 历史 上首次探测到了引力波的存在，证实了爱因斯坦的预言。而2017年的诺贝尔物理学奖，也是颁发给了发现引力波的三位科学家。

引力波的成功探测，为人类的天文学发展打开了一扇新的大门。通过引力波，我们不仅可以 探索 双黑洞、双中子星等致密星碰撞时所透露的细节，还可以了解宇宙演化的秘密、探测超大质量黑洞的一些信息。因此，发展引力波探测技术，对于一个天文大国来说，势在必行。

实际上，我国也不止提出了这一个引力波探测计划。在2016年的时候，中国科学院提出了空间 太极计划 ，计划在2033年的时候发射三颗卫星来进行引力波探测，而且在去年8月31日就已经发射了“太极一号”卫星；另外，中科院高能物理研究所还提出过一个 阿里计划 ，旨在通过建设与西藏阿里地区的一台射电望远镜实现对引力波的探测。 说起来，天琴计划和太极计划类似，也是在太空中进行的引力波探测项目。而此前美国的 LIGO 和位于意大利的 VIRGO 这两个引力波探测天文台，都是建设在地面上的。

和地基引力波探测天文台相比，太空中能够探测到的波段要更广，可以让我们观测到更多的极端天体和极端天文事件。 与此同时，美国也在尝试建设天基引力波天文台，那就是 激光干涉空间天线 （LISA），计划发射三颗卫星到太空中探测引力波。不过，由于登月计划等项目耗资过巨，导致LISA的经费有些吃紧。因此，虽然预定在2034年完成组建，但这个项目到底能不能按时完成，仍然是个未知数。

根据计划，天琴项目的三颗卫星也会在2035年完成组网，并且已经于2019年12月20日完成了试验星“天琴一号”的发射。 读到这里你可能已经发现了一个有趣的问题：为啥这些天基引力波探测天文台都要发射三颗卫星呢？ 这是因为， 目前我们更多的是通过干涉的方法来进行引力波的探测，这就需要不止一个卫星来接收引力波信号，然后通过数据处理才能让科学家得到我们需要的信息 。无一例外地，这些天基引力波探测天文台都需要三颗卫星，在地球上的太空组建成一个等边三角形来进行探测。根据计划，三颗卫星都会运行在地球上空10万公里处，这意味着这个等边三角形的边长将达到17.3万公里。

据介绍，天琴计划将在2035年之前完成四大阶段任务，展开引力波的探测： 在今年6月，位于 中山大学珠海校区内“天琴计划”山洞长达1108米的超静实验室隧道全线贯通，该项目的科研设备都将集中在这里，科学家们会在这里进行数据分析。随着天琴一号的发射升空，科学家们也会进行一些初步的实验。根据计划，天琴二号将在2025年发射升空。

尽管在引力波探测方面，美国和欧洲已经先行一步，但是我国的引力波探测项目绝对不是拾人牙慧，而是对他们的超越。包括美国专家在内的许多业内人士都认为， 我国的天琴计划和美国的LISA相比，绝对是有过之而无不及 。 从设计方面来看， 天琴计划能够探测到的波段是LISA的10倍左右。

它可以持续观测低频段的连续型引力波进行探测，这是目前的LIGO和未来的LISA力所不能及的 。而在高频波段上，科学家们也预测天琴可能会略占上风；即使是中频波段范围内，天琴也能和LISA分庭抗礼。 当然，由于这两个项目都还没有完全实现，现在的猜测也为时过早。不过，天琴计划的确有可能成为我国在天文探测领域追赶甚至反超美国的希望，因此也被寄予厚望。

这样的竞争是好的，有追赶才有超越，有压力才有动力，这可以更好地促进人类 科技 的发展，所以一个理性的科学工作者是不会仅仅因为超越和被超越而过于激动。毕竟，人类的进步需要每一个国家的力量。

天琴计划的介绍

天琴计划是中山大学发起的一个科研计划，中山大学正在组建研究小组开展我国空间引力波探测计划任务的预先研究，制定我国空间引力波探测计划的实施方案和路线图，提出“天琴”空间引力波探测计划，并开展关键技术研究。1引力波研究计划用20年时间，完成总投资约为150亿元的“天琴计划”。

2“天琴计划”已经于2015年7月份正式启动，部分关键技术研究已有具体进展，正在立项中。32016年2月21日，中山大学举行推进实施“天琴计划”研讨会，并发布其实施路线图“0123计划”，该计划将用15年—20年的时间发射卫星上天。