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“太極一號”:我國空間引力波探測邁出第一步

發布日期:2019年09月24日 來源 : 科技日報 字體: 【大】【中】【小】

  8月31日,中國科學院空間科學(二期)戰略性先導科技專項首發星——微重力技術實驗衛星在酒泉衛星發射中心成功發射。衛星在軌測試正在按計劃有序開展,截至目前,衛星狀態正常,各項測試結果正常,第一階段在軌測試任務順利完成。


  作為我國首顆空間引力波探測技術實驗衛星,該衛星被正式命名為“太極一號”。“太極一號”的成功發射和第一階段在軌測試任務的順利完成,邁出了我國空間引力波探測的第一步,為我國在空間引力波探測領域率先取得突破奠定了基礎。


  引力波是物質和能量的劇烈運動和變化所產生的一種物質波。愛因斯坦一個世紀前基于廣義相對論預言了引力波的存在。雙黑洞并合產生的引力波已在2015年首次在地面被直接觀測到。引力波提供了有別于電磁波的一個全新的觀測宇宙的重要窗口,成為人類探索和認識宇宙的新的途徑和手段。


  不同頻率引力波反映了宇宙的不同時期和不同的天體物理過程。有別于地基探測,在空間能夠探測到中低頻段的引力波信號,能夠發現天體質量更大、距離更遙遠的引力波波源,揭示更為豐富的天體物理過程。由于引力波信號極其微弱,實施空間引力波探測挑戰巨大,需要突破目前人類精密測量和控制技術的極限。所涉及的核心技術包括高精度超穩激光干涉儀、引力參考傳感器、超高精度無拖曳控制、微牛級推進器、超穩超靜衛星平臺等。“太極一號”正是瞄準這一重大科技前沿,對這些核心技術的可行性和實現途徑進行在軌驗證。


  “太極一號”第一階段在軌測試和數據分析結果表明,激光干涉儀位移測量精度達到百皮米量級(約為一個原子直徑),引力參考傳感器測量精度達到地球重力加速度的百億分之一量級,微推進器推力分辨率達到亞微牛量級。“太極一號”實現了我國迄今為止最高精度的空間激光干涉測量,成功進行了我國首次在軌無拖曳控制技術試驗,并在國際上首次實現了微牛級射頻離子和雙模霍爾電推進技術的在軌驗證。


  中科院從2008年開始前瞻論證我國空間引力波探測的可行性,經過多年科學前沿研究,提出了我國空間引力波探測“太極計劃”,確定了“單星、雙星、三星”“三步走”的發展戰略和路線圖,并于2018年8月在空間科學(二期)戰略性先導科技專項中立項實施 “太極計劃”單星工程任務,啟動了三步走中的第一步。“太極一號”科研團隊以實現零到一的突破為己任,全力以赴、攻堅克難、勇于突破、協同創新,在不到一年的時間里完成了衛星的研制任務。

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