中國“太極”空間任務(wù)測試探測引力波的超精密系統(tǒng)

三顆“太極”衛(wèi)星相隔數(shù)百萬公里，將探測微小的時(shí)空波動(dòng)。

中國研究人員成功測試了一臺(tái)天基引力波探測儀器的光學(xué)核心。

中國科學(xué)院力學(xué)研究所的團(tuán)隊(duì)制造并驗(yàn)證了一款全功能干涉儀光學(xué)核心，這是“太極”觀測站項(xiàng)目的關(guān)鍵測量組件。

“太極”是一個(gè)天基引力波項(xiàng)目，旨在探測在時(shí)空結(jié)構(gòu)中傳播的巨大宇宙波。地面測試中，團(tuán)隊(duì)確認(rèn)他們的新組件滿足了太極-2任務(wù)的要求。

探測遙遠(yuǎn)距離的引力波

引力波是由災(zāi)難性事件（如超大質(zhì)量黑洞碰撞或恒星爆發(fā)性死亡）產(chǎn)生的時(shí)空漣漪。

像“太極”這樣的天基系統(tǒng)能夠探測來自宇宙深處的低頻引力波。與地面引力波探測器不同，它們不受地震噪聲和地球干擾的限制。

“太極”項(xiàng)目設(shè)想三顆航天器相隔數(shù)百萬公里形成三角形編隊(duì)。據(jù)報(bào)道，它們將通過激光干涉測量連接，測量經(jīng)過的引力波所造成的微小距離變化。

中科院團(tuán)隊(duì)的新光學(xué)核心達(dá)到了皮米級精度。這意味著它能夠探測到小至人類頭發(fā)直徑萬分之一的位移。

據(jù)該項(xiàng)目的研發(fā)人員介紹，該核心具有抑制溫度干擾的特性，測量穩(wěn)定性提升了十倍，同時(shí)噪聲水平大幅降低。

三步走“太極”計(jì)劃

“太極”計(jì)劃遵循三步走路線圖。太極-1于2019年8月發(fā)射升空，成功在軌測試了激光干涉測量和無拖曳控制技術(shù)?，F(xiàn)在，新的光學(xué)核心將成為太極-2驗(yàn)證任務(wù)的一部分，該任務(wù)將包含兩顆衛(wèi)星。最后，太極-3將在2030年代的某個(gè)時(shí)候?qū)⑼暾娜w衛(wèi)星觀測站送入太空。

科學(xué)家們在報(bào)告中表示：“（光學(xué)核心的）地面測試取得了成功，所有關(guān)鍵指標(biāo)都達(dá)到了任務(wù)的嚴(yán)格要求。這意味著太極核心測量系統(tǒng)已正式從（理論）階段邁入實(shí)際硬件階段?！?/p>

2015年，位于美國的激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）首次直接探測到引力波。如今，“太極”代表中國邁入天基引力波天文學(xué)領(lǐng)域。歐洲空間局的LISA項(xiàng)目等其他行動(dòng)也在通過大型引力波探測器揭開宇宙奧秘。

通過瞄準(zhǔn)毫赫茲頻段，“太極”可以揭示中等質(zhì)量黑洞的合并，提供對早期宇宙的洞見，并在大尺度上檢驗(yàn)廣義相對論。

該團(tuán)隊(duì)在國際期刊《Research》上發(fā)表了研究成果。