“如果把引力波探測(cè)看作交響曲的話，LIGO（激光干涉引力波天文臺(tái)）的成果，是一段美妙的序曲。它證明了引力波的存在，引力波天文學(xué)隨之誕生。但是，彈奏引力波主樂章的地點(diǎn)，還應(yīng)該在空間?！?6日，在空間引力波探測(cè)太極計(jì)劃媒體見面會(huì)上，中科院院士、中科院力學(xué)研究所研究員胡文瑞勾勒出了中國(guó)空間引力波探測(cè)的路線圖。

　　2月11日，LIGO科學(xué)合作組織向世界宣布人類首次直接探測(cè)到了引力波，而中國(guó)空間太極計(jì)劃在此時(shí)揭開面紗，并非“亦步亦趨”。它有著更大的雄心：去聆聽那些頻率更低的引力波，探索更為豐富的科學(xué)內(nèi)容。

　　上天去，才能聽到更低沉的宇宙呢喃

　　這不是“趕時(shí)髦”。

　　實(shí)際上，2008年，中科院就發(fā)起了空間引力波探測(cè)計(jì)劃，在中科院多個(gè)研究所和院外高校科研單位的共同參與下，成立了中國(guó)科學(xué)院空間引力波探測(cè)論證組。目前，已形成了一支以中國(guó)科學(xué)院科研人員為主，胡文瑞、吳岳良院士為首席科學(xué)家的空間太極（Taiji）計(jì)劃工作組。

　　和大家已經(jīng)熟知的地面測(cè)量不同，太極計(jì)劃是要將引力波探測(cè)星組發(fā)射升空，用激光干涉方法進(jìn)行中低頻波段引力波的直接探測(cè)。

　　中低頻引力波的波長(zhǎng)在1×10-4至1.0赫茲之間。不同波段的引力波，對(duì)應(yīng)著不同的引力波源，是打開宇宙不同領(lǐng)域知識(shí)的鑰匙。

　　中科院院士、中國(guó)科學(xué)院大學(xué)副校長(zhǎng)吳岳良介紹，類似LIGO這樣的地面激光干涉天文臺(tái)探測(cè)的是高頻引力波，頻率在10赫茲以上，主要來自致密雙星；而中頻引力波則來自中等質(zhì)量致密雙星，宇宙大爆炸最早期產(chǎn)生的原初引力波也屬此類；至于低頻引力波，則來自于雙星系、超大質(zhì)量雙黑洞和大質(zhì)量比雙黑洞的并合，以及大質(zhì)量天體的爆炸等。

　　這些不同的頻率，構(gòu)成了更為完整的引力波樂章。而如果只在地面聆聽，受空間距離的限制和地球重力梯度噪聲的影響，頻率低于10赫茲的引力波將無法被探測(cè)到?！耙虼耍鄧?guó)科學(xué)家在加緊開展空間引力波探測(cè)的研究計(jì)劃?！眳窃懒颊f。

　　空間引力波探測(cè)，國(guó)際合作與競(jìng)賽已經(jīng)展開

　　從上世紀(jì)90年代起，在地面上，人類已經(jīng)開始建設(shè)聆聽高頻引力波的“耳朵”。而在地面之外，規(guī)劃和部署也已經(jīng)開始。

　　1993年，歐洲空間局（ESA）首先提出激光干涉空間天線（LISA）計(jì)劃，在10-4至10-2赫茲波段進(jìn)行空間引力波測(cè)量。其計(jì)劃于2030年左右，發(fā)射三顆各相距500萬千米的探測(cè)器，后來又修改了方案，三個(gè)探測(cè)器的距離縮小到100萬千米，更名為eLISA。2015年底，歐空局已經(jīng)發(fā)射了其關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星LISA-Pathfinder，踏出人類太空探測(cè)引力波的第一步。

　　最近，美國(guó)提出了后“愛因斯坦計(jì)劃”，它包括兩顆星，其中一顆是“大爆炸觀測(cè)者”，著重于探測(cè)地面和LISA所探測(cè)波段之間的中頻(1×10-2至100赫茲)引力波。日本也提出了在相似頻段觀測(cè)引力波的DECIGO計(jì)劃。

　　中國(guó)同樣也在備戰(zhàn)這一全新的宇宙天文學(xué)領(lǐng)域。

　　胡文瑞介紹，按太極計(jì)劃，我國(guó)將在2035年前后發(fā)射三顆衛(wèi)星組成的引力波探測(cè)星組，進(jìn)行中低頻波段引力波的直接探測(cè)。太極計(jì)劃的技術(shù)指標(biāo)在總體上將優(yōu)于歐空局LISA計(jì)劃的要求，頻率范圍將覆蓋LISA的低頻和日本DECIGO的中頻?！霸撚?jì)劃的主要科學(xué)目標(biāo)是觀測(cè)雙黑洞并合和極大質(zhì)量比天體并合時(shí)產(chǎn)生的引力波輻射，以及其他的宇宙引力波輻射過程?！?/p>

　　這是一個(gè)中歐合作的國(guó)際合作計(jì)劃?？茖W(xué)家為它規(guī)劃出了兩條發(fā)展路徑：其一，是我國(guó)參加歐洲空間局的eLISA雙邊合作計(jì)劃；其二，是我國(guó)發(fā)射一組引力波探測(cè)衛(wèi)星組，與2035年左右發(fā)射的eLISA衛(wèi)星組同時(shí)遨游太空，兩者同時(shí)在空間中獨(dú)立進(jìn)行探測(cè)，互相補(bǔ)充和檢驗(yàn)測(cè)量結(jié)果。胡文瑞透露，與歐空局的合作計(jì)劃，今年年底前就將呈報(bào)給國(guó)家有關(guān)部門。

　　基礎(chǔ)研究將帶動(dòng)多項(xiàng)技術(shù)發(fā)展

　　LIGO已經(jīng)探測(cè)到了引力波，我們還在進(jìn)行著遙遠(yuǎn)的規(guī)劃，還有意義嗎？

　　雖然“第一”的名號(hào)已經(jīng)旁落，但基礎(chǔ)研究的意義，遠(yuǎn)不止于追尋“第一”。

　　空間引力波探測(cè)和研究需要許多先進(jìn)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(tái)；需要測(cè)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(10-12米)的變化；以及需要與實(shí)驗(yàn)設(shè)備一體化的衛(wèi)星研制……這些正是引力波國(guó)際探測(cè)計(jì)劃要研究解決的關(guān)鍵技術(shù)。我國(guó)目前的技術(shù)能力與國(guó)際先進(jìn)水平還有一定的差距，這種差距可以通過良好的國(guó)際合作得到一定的彌補(bǔ)。

　　“引力理論的空間檢驗(yàn)，可以使實(shí)驗(yàn)頻率比地面降低幾個(gè)數(shù)量級(jí)、提高觀測(cè)精度，孕育著自然科學(xué)的重大突破。”胡文瑞強(qiáng)調(diào)，“中國(guó)科技界應(yīng)該在引力理論的空間檢驗(yàn)方面逐步做出重要貢獻(xiàn)?！?/p>

　?。萍既?qǐng)?bào)北京2月16日電）