“太极一号”测试完成 我国引力波探测时代来临 2019-09-25

 

    日前,新华社报道了一则令人振奋的消息,即我国首颗空间引力波探测技术实验卫星的在轨测试第一阶段任务已经顺利完成。据报道,此卫星于2019年8月31日上午7时在酒泉卫星发射中心成功发射后,在轨测试按计划有序开展,卫星状态及各项测试结果均正常,现第一阶段测试任务已顺利完成。中国科学院副院长相里斌20日宣布,该卫星被正式命名为“太极一号”。它的成功发射及测试阶段的顺利完成,标志着我国空间引力波探测技术时代的来临。
 
  引力波是物质和能量的剧烈运动和变化所产生的一种物质波,即物体加速运动时给宇宙时空带来的扰动,可以理解为物体在水面上运动时产生的水波。根据相对论可知,高速运动的物体和宇宙中大质量的天体碰撞都会产生极强的引力波,而当这些引力波传到地球上时会变得很微妙,因此只有当超新星爆发或黑洞相撞这类非常大的天体运动的时候,才比较容易探测引力波,但这类情况并不常见。因此自爱因斯坦在广义相对论中预言它的存在以来,引力波始终未被人类直接探测到。
 
  虽然很难被直接观测到,但是也有一部分研究发现可以证明引力波的存在。2016年2月11日,LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣称他们利用高级LIGO探测器首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号。2同年6月16日凌晨,LIGO合作组由发布声明:2015年12月26日位于美国汉福德区和路易斯安那州的利文斯顿的两台引力波探测器同时探测到了一个引力波信号,已经是人类探测到的第二个引力波信号。2017年8月17日,激光干涉引力波天文台和室女座引力波天文台首次发现双黑洞并合引力波事件,而且国际引力波电磁对应体观测联盟也发现了该引力波事件的电磁对应体。
 
  不同频率引力波可以反映不同时期的宇宙和天体物理过程。“太极一号”首席科学家吴岳良表示,如果能够在空间探测到中低频段的引力波信号,发现质量更大、距离更远的引力波波源,就可以发现更加丰富的天体物理过程。但是引力波信号特别微弱,所以空间引力波探测过程非常困难,就人类目前创造的测量设备的精密程度和控制技术而言是远远不够的。
 
  空间引力波探测过程涉及的核心技术仪器众多,包括高精度激光干涉仪、引力参考传感器、超高精度无拖曳控制、微牛级推进器、超稳超静卫星平台等。“太极一号”第一阶段在轨测试和数据分析结果表明,激光干涉仪位移测量精度达到百皮米量级、引力参考传感器测量精度达到地球重力加速度的百亿分之一量级,微推进器推力分辨率达到亚微牛量级。它实现了我国目前科研领域最高精度的空间激光干涉测量,成功进行了我国首次在轨无拖曳控制技术试验。
 
  引力波探测技术打破了电磁波观测宇宙技术的局限性,未来或许能够成为人类探索和认识宇宙的新途径和新手段。“太极一号”的成功发射和第一阶段在轨测试任务的顺利完成,标志着我国空间引力波探测技术的开启,为我国在空间引力波探测领域取得突破奠定了技术基础。

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