昨日，中山大學舉行“天琴計劃”推進實施研討會。引力波被發(fā)現(xiàn)後為何中大仍要實施該計劃？據(jù)悉，“天琴計劃”發(fā)射三顆衛(wèi)星在地球軌道上探測引力波，覆蓋範圍更大，探測到更多波段的不同現(xiàn)象。目前，國內已有十多個大學和研究院所參與其中，該項目也將成為中方牽頭的國際合作項目。中大校長羅俊表示，“天琴計劃”難度比當年的阿波羅登月計劃還大。

　　啟動：珠海市投3億元用於基礎建設

　　“天琴計劃”由中山大學校長、中國科學院院士羅俊教授團隊領銜。其出發(fā)點是切實根據(jù)我國的技術能力實際和未來幾十年的發(fā)展前景，提出我國自主開展空間引力波探測的可行方案。

　　2015年1月在接棒中大校長之前，羅俊一直在華中科技大學從事物理學研究，其引力實驗室也被外國專家稱為“世界的引力中心”，並完成了“天琴計劃”的一些關鍵技術的儲備。例如，星間鐳射測距技術，就是在兩顆星之間用鐳射干涉的方法精確測量距離，同時還積累了10多年的慣性感測器技術，曾在2006年搭載衛(wèi)星進行試驗，2013年第二次衛(wèi)星搭載。

　　據(jù)介紹，天琴計劃預期通過5年時間的發(fā)展，凝聚100人以上的科研隊伍，同時積極向國家申請建立“天琴計劃國家重大科技基礎設施項目”。預期建成以後可以使中山大學成為我國空間引力科學最重要研究中心。

　　天琴計劃綜合設施的第一期工程包括3萬平方米的天琴綜合研究大樓、1萬平方米的山洞超靜實驗室、位於鳳凰山山頂?shù)?千平方米教學、科研、科普多功能觀測站。目前珠海市政府已投入約3億元經(jīng)費啟動天琴計劃基礎建設，主要負責山洞實驗室的挖掘、多功能觀測站的站址土地平整和上山道路的修建。綜合研究大樓、山洞超靜實驗室的潔凈實驗室工程、多功能觀測站的基建工程以及各種儀器設備將另外尋求資金渠道支援。

　　未來：將成中方牽頭的國際合作項目

　　據(jù)悉，“天琴計劃”還是一個國際合作項目，將成為中方牽頭的國際合作項目。目前，LISA計劃課題組的幾位核心成員非常願意開展合作，來自德國、義大利、法國的頂尖教授也希望成為合作者或者顧問，俄羅斯莫斯科大學幾名教授已經(jīng)參與合作。

　　中大校方表示，“天琴計劃”用15年~20年的時間發(fā)射衛(wèi)星上天，實施時間比較長，因此需要各方有足夠的耐心。國外的“LISA計劃”也預計于2034年發(fā)射衛(wèi)星升空，兩個計劃在時間上接近。天琴的實驗技術方案會在未來的研究中進一步優(yōu)化，以實現(xiàn)其科學價值最大化。

　　“天琴計劃”四個階段

　　0顆星 - 為了滿足天琴衛(wèi)星對入軌精度的要求，天琴計劃將首先發(fā)展月球和深空衛(wèi)星鐳射測距技術，幫助實現(xiàn)對天琴衛(wèi)星毫米級的定軌精度；

　　1顆星 - 空間等效原理檢驗實驗：利用一顆衛(wèi)星在約700公里的軌道高度上將等效原理的檢驗提升到10-16水準；

　　2顆星 - 下一代重力衛(wèi)星實驗：利用兩顆衛(wèi)星在約400公里的軌道高度上、借助鐳射測距對全球重力場進行高精度測繪；

　　3顆星 - 天琴空間引力波探測實驗：探測引力波。

　　“天琴計劃”實施方案時間表

　　(一)2016~2020年：完成月球/深空衛(wèi)星鐳射測距、空間等效原理檢驗實驗和下一代重力衛(wèi)星實驗所需關鍵技術研發(fā)。

　　(二)2021~2025年：完成空間等效原理檢驗實驗和下一代重力衛(wèi)星實驗工程樣機，並成功發(fā)射下一代重力衛(wèi)星和空間等效原理實驗衛(wèi)星。

　　(三)2026~2030年：完成空間引力波探測關鍵技術，完成衛(wèi)星載荷工程樣機。

　　(四)2031~2035年：進行衛(wèi)星系統(tǒng)整機聯(lián)調測試、系統(tǒng)組裝，發(fā)射空間引力波探測衛(wèi)星。

　　焦點一：“天琴計劃”與LISA有什麼不同？

　　根據(jù)計劃，天琴將像LISA一樣，採用三顆全同的衛(wèi)星構成一個等邊三角形陣列，每顆衛(wèi)星內部都包含一個或兩個極其小心懸浮起來的檢驗品質。三顆衛(wèi)星在太空中的分列圖類似樂器豎琴，故命名為“天琴計劃”。

　　與LISA或eLISA不同的是，天琴的衛(wèi)星將在以地球為中心、高度約10萬公里的軌道上運作，針對確定的引力波源進行探測。這樣的選擇能夠避免測到引力波信號卻無法確定引力波源的問題，而且有望幫助節(jié)約大量衛(wèi)星發(fā)射方面成本。

　　焦點二：發(fā)現(xiàn)引力波還要繼續(xù)“天琴計劃”嗎？

　　美國科學家不久前發(fā)現(xiàn)引力波，“天琴計劃”還有必要進行嗎？記者了解到，美國LIGO的探測裝置中鐳射裝置為4公里，但這只是對進入地球的引力波進行探測，超出地球範圍的引力波探測不到，這也是“天琴計劃”實施的必要性之一。因為“天琴計劃”發(fā)射衛(wèi)星，在地球軌道上探測，可以覆蓋更大範圍，從而探測到更多波段的不同現(xiàn)象，也就能探出更多的現(xiàn)象。

　　“天琴計劃”相比其他探測方案，針對特定的引力波源，可通過天文觀測，也就是説“天琴計劃”探測到引力波可以同時進行其他天文觀測，這增加了探測的準確性。

　　此外，“天琴計劃”取地球軌道，降低項目的難度，計劃分四步實施，每步均有明確的科學目標，同時是下一步的科學驗證，逐步完成技術驗證。“難度比當年的阿波羅登月計劃還大。”羅俊説。

　　焦點三：“天琴計劃”有什麼科學價值？

　　引力波有望為人類描繪一幅全新的宇宙圖像，有望對天文學和宇宙學帶來深遠的影響。引力波的實驗探測有助於在極端條件下研究引力理論、研究劇烈的天體物理過程和極端緻密天體的物質特性、探索超大品質黑洞和星系的形成、甚至提供有關極早期宇宙和量子引力的部分資訊等。

　　據(jù)悉，“天琴計劃”不僅僅是基礎研究，發(fā)展起來的關鍵技術可用於很多領域，如精確測量地球重力場，使人類更加深刻地了解地球、水資源和礦産資源的分佈和變化。又如精確測量距離，大到兩顆衛(wèi)星之間的距離，小到一個原子尺度的變化，都可以精確測算出來。

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