“天琴一号”成功发射万里长征才迈出第一步

继“太极一号”之后，我国又一颗用于引力波探测研究的卫星“天琴一号”迎来“首秀”。

近日，“天琴一号”技术试验卫星在太原卫星发射中心成功发射，标志着我国“天琴”引力波探测计划的首颗技术验证卫星成功启航，开启了它的空间引力波探测技术的探索之旅。

“天琴计划”是由中国科学院院士、中山大学校长罗俊于2014年提出的、以中国为主导的国际空间引力波探测计划。作为“天琴计划”的先行军，“天琴一号”技术试验卫星由航天科技集团五院航天东方红卫星公司抓总研制，该星肩负着对无拖曳控制技术、惯性传感器技术、高精度激光干涉测量技术等在轨验证的使命，是空间引力波探测的探路者。

1916年，爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。通俗来讲，因为质量的存在，物体边界处会发生时空弯曲。引力波就是时空弯曲中的涟漪，当引力波通过的时候，物体之间的距离就会发生有节奏的增加和减少，引力波探测对于研究宇宙的起源、发展、演变意义重大。

2016年年初，美国的LIGO地面应力波探测装置首次直接探测到了引力波，找到了验证爱因斯坦广义相对论的“最后一块拼图”，在国际上掀起了引力波探测研究的热潮。

为什么地面上都已经探测到引力波了，还要到太空去探测？

“地面上由于激光干涉测量臂长的限制，只能探测到高频引力波，要探测到更宽域的低频引力波，只能到太空中去，形成长达数万公里到数百万公里的干涉臂长。”“天琴一号”技术试验卫星总设计师张立华告诉记者，引力波探测将提供一种全新的天文观测手段，成为人类观测宇宙、了解宇宙的新窗口。

正是在这样的背景下，我国谋划实施空间引力波探测项目。其中，国家航天局面向前沿高精度空间探测共性技术，批准了“天琴一号”卫星项目的实施。

“天琴计划”拟在地球轨道上部署3颗卫星，组成臂长十几万公里的等边三角形编队，构成空间引力波探测天文台，通过激光干涉测距系统来精确测量处于卫星内部的检验质量之间距离的微小变化，实现探测引力波的目的。

张立华说，空间引力波探测带来了极大的技术挑战，很多技术指标高于现有水平数个量级。因此，必须循序渐进、分步实施，通过技术试验卫星验证相关技术，待关键技术取得实质性突破以后，再去研制能够在空间探测到引力波的卫星系统。“天琴一号”技术试验卫星担负的正是这个使命。

“地面上的干扰因素比较多，尽管我们通过一些间接的测试，加上一些仿真分析，能够对相关指标进行综合评价，但只有到轨道环境中才能得到更好的验证，这也是发射‘天琴一号’的初衷。”张立华说。

值得一提的是，在“天琴一号”技术试验卫星项目研制过程中，我国首次采用部委、地方、高校、企业共同联合研发科学试验卫星的方式，国家航天局为工程总体管理单位，中山大学为用户单位，航天科技集团五院航天东方红卫星公司为卫星总体负责单位，试验载荷分别由中山大学、华中科技大学等国内有关单位研制。

张立华说，这颗卫星是整个“天琴”引力波探测计划的首颗技术验证星，只是“万里长征的第一步”，距离最终实现空间引力波探测目标还有很长的路要走，“当然，这一步的技术验证，将为未来技术发展提供有价值的参考，也是至关重要的一步。”

此文漫画：小树/航天科技集团五院供图