中國“太極”空間任務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，將探測微小的時空波動。

中國研究人員成功測試了一臺天基引力波探測儀器的光學核心。

中國科學院力學研究所的團隊制造并驗證了一款全功能干涉儀光學核心，這是“太極”觀測站項目的關鍵測量組件。

“太極”是一個天基引力波項目，旨在探測在時空結(jié)構中傳播的巨大宇宙波。地面測試中，團隊確認他們的新組件滿足了太極-2任務的要求。

探測遙遠距離的引力波

引力波是由災難性事件（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”項目設想三顆航天器相隔數(shù)百萬公里形成三角形編隊。據(jù)報道，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。

中科院團隊的新光學核心達到了皮米級精度。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，同時噪聲水平大幅降低。

三步走“太極”計劃

“太極”計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。現(xiàn)在，新的光學核心將成為太極-2驗證任務的一部分，該任務將包含兩顆衛(wèi)星。最后，太極-3將在2030年代的某個時候?qū)⑼暾娜w衛(wèi)星觀測站送入太空。

科學家們在報告中表示：“（光學核心的）地面測試取得了成功，所有關鍵指標都達到了任務的嚴格要求。這意味著太極核心測量系統(tǒng)已正式從（理論）階段邁入實際硬件階段。”

2015年，位于美國的激光干涉引力波天文臺（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領域。歐洲空間局的LISA項目等其他行動也在通過大型引力波探測器揭開宇宙奧秘。

通過瞄準毫赫茲頻段，“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，并在大尺度上檢驗廣義相對論。

該團隊在國際期刊《Research》上發(fā)表了研究成果。