“天琴一號”成功發射萬里長征才邁出第一步

繼“太極一號”之後，我國又一顆用於引力波探測研究的衞星“天琴一號”迎來“首秀”。

近日，“天琴一號”技術試驗衞星在太原衞星發射中心成功發射，標誌着我國“天琴”引力波探測計劃的首顆技術驗證衞星成功啓航，開啓了它的空間引力波探測技術的探索之旅。

“天琴計劃”是由中國科學院院士、中山大學校長羅俊於2014年提出的、以中國為主導的國際空間引力波探測計劃。作為“天琴計劃”的先行軍，“天琴一號”技術試驗衞星由航天科技集團五院航天東方紅衞星公司抓總研製，該星肩負着對無拖曳控制技術、慣性傳感器技術、高精度激光干涉測量技術等在軌驗證的使命，是空間引力波探測的探路者。

1916年，愛因斯坦基於廣義相對論預言了引力波的存在。通俗來講，因為質量的存在，物體邊界處會發生時空彎曲。引力波就是時空彎曲中的漣漪，當引力波通過的時候，物體之間的距離就會發生有節奏的增加和減少，引力波探測對於研究宇宙的起源、發展、演變意義重大。

2016年年初，美國的LIGO地面應力波探測裝置首次直接探測到了引力波，找到了驗證愛因斯坦廣義相對論的“最後一塊拼圖”，在國際上掀起了引力波探測研究的熱潮。

為什麼地面上都已經探測到引力波了，還要到太空去探測？

“地面上由於激光干涉測量臂長的限制，只能探測到高頻引力波，要探測到更寬域的低頻引力波，只能到太空中去，形成長達數萬公里到數百萬公里的干涉臂長。”“天琴一號”技術試驗衞星總設計師張立華告訴記者，引力波探測將提供一種全新的天文觀測手段，成為人類觀測宇宙、瞭解宇宙的新窗口。

正是在這樣的背景下，我國謀劃實施空間引力波探測項目。其中，國家航天局面向前沿高精度空間探測共性技術，批准了“天琴一號”衞星項目的實施。

“天琴計劃”擬在地球軌道上部署3顆衞星，組成臂長十幾萬公里的等邊三角形編隊，構成空間引力波探測天文台，通過激光干涉測距系統來精確測量處於衞星內部的檢驗質量之間距離的微小變化，實現探測引力波的目的。

張立華説，空間引力波探測帶來了極大的技術挑戰，很多技術指標高於現有水平數個量級。因此，必須循序漸進、分步實施，通過技術試驗衞星驗證相關技術，待關鍵技術取得實質性突破以後，再去研製能夠在空間探測到引力波的衞星系統。“天琴一號”技術試驗衞星擔負的正是這個使命。

“地面上的干擾因素比較多，儘管我們通過一些間接的測試，加上一些仿真分析，能夠對相關指標進行綜合評價，但只有到軌道環境中才能得到更好的驗證，這也是發射‘天琴一號’的初衷。”張立華説。

值得一提的是，在“天琴一號”技術試驗衞星項目研製過程中，我國首次採用部委、地方、高校、企業共同聯合研發科學試驗衞星的方式，國家航天局為工程總體管理單位，中山大學為用户單位，航天科技集團五院航天東方紅衞星公司為衞星總體負責單位，試驗載荷分別由中山大學、華中科技大學等國內有關單位研製。

張立華説，這顆衞星是整個“天琴”引力波探測計劃的首顆技術驗證星，只是“萬里長征的第一步”，距離最終實現空間引力波探測目標還有很長的路要走，“當然，這一步的技術驗證，將為未來技術發展提供有價值的參考，也是至關重要的一步。”

此文漫畫：小樹/航天科技集團五院供圖