“天琴計劃”是由中山大學(xué)發(fā)起的引力波空間探測計劃?!疤烨儆媱潯钡膶嵤┓譃?個階段,這里需要補充解釋一下什么是固體潮了,“天琴計劃”是利用超高精度星間激光干涉測量技術(shù)探測1mHz~1Hz頻段的引力波信號,頻率比LIGO要低很多,我國太空探測領(lǐng)域有一個“天琴計劃”,真正了解這個計劃的恐怕不多,實際上它是一個針對宇宙中的引力波的探測計劃。
1、“天琴”計劃的研發(fā)的意義是什么?
我國太空探測領(lǐng)域有一個“天琴計劃”,真正了解這個計劃的恐怕不多,實際上它是一個針對宇宙中的引力波的探測計劃。說到引力波探測,可能很多朋友都聽說過,引力波是指時空彎曲中的“漣漪”,它以波的形式從輻射源向外傳播,并能以引力輻射的形式傳輸能量,愛因斯坦基于廣義相對論在1916年就預(yù)言了引力波的存在。2015年9月時,美國的激光干涉儀引力波觀測站LIGO首次探測到引力波,驗證了愛因斯坦廣義相對論的正確性,這被認(rèn)為是人類基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域中的重大科研成果,2017年,取得該成果的三位歐美科學(xué)家獲得了諾貝爾物理學(xué)獎,
我國在引力波方面的研究還相對比較落后,但是我國一些科學(xué)家和科研單位也準(zhǔn)備執(zhí)行“天琴”計劃,它就是一項引力波探測計劃,由羅俊院士提出,但與LIGO不同的是,天琴計劃是要建立太空引力波觀測站——在太空離地約10萬千米的高空軌道放置三顆衛(wèi)星,它們之間通有激光,當(dāng)宇宙升空的引力波傳過來時,會在不同方向造成空間的拉長或者壓縮,體現(xiàn)在激光的波動和距離變化上,就能探測到引力波的存在、來源、強弱等情況了。
12月20日11時22分,我國實施了一次“一箭9星”發(fā)射任務(wù)并取得了圓滿成功,長征四號乙運載火箭將資源一號04A星、天琴一號技術(shù)試驗衛(wèi)星、玉衡號衛(wèi)星、順天號衛(wèi)星、天雁01衛(wèi)星、天雁02衛(wèi)星、未來號-1R衛(wèi)星、巴西1U小衛(wèi)星和我國贈埃塞俄比亞的微小衛(wèi)星9顆衛(wèi)星送入預(yù)定軌道,而其中的“天琴一號”衛(wèi)星就是我國“天琴”引力波探測計劃首顆技術(shù)驗證衛(wèi)星,它將和未來發(fā)射的二號和三號衛(wèi)星在10萬公里高的地球軌道上組成臂長17萬公里的等邊三角形編隊,三者構(gòu)成空間引力波探測“天文臺”,這個天文臺的三邊長度將達(dá)51萬公里。
天琴一號是中山大學(xué)羅俊團(tuán)隊主導(dǎo)研制的衛(wèi)星,該衛(wèi)星將對高精度空間慣性傳感器、無拖曳控制技術(shù)、微牛頓量級的推進(jìn)技術(shù)以及激光干涉儀等核心技術(shù)開展在軌驗證,為后續(xù)發(fā)射的天琴二號和三號進(jìn)行技術(shù)驗證和數(shù)據(jù)支持,專家介紹,天琴設(shè)備的空間拉伸距離能夠達(dá)到皮米(十的負(fù)12次方米)級,也就是萬億分之一米,而LIGO設(shè)備中空間的拉伸距離只有原子直徑的一億分之一。
2、引力波是波還是其他的什么?如何產(chǎn)生的?
啥也不說了,先答題:引力波是時空的漣漪;愛因斯坦在廣義相對論中認(rèn)為引力波是由于天體做加速運動所引起的,我們就沿著愛因斯坦廣義相對論的思路走一圈,來了解一下這個引力波究竟是個什么鬼。愛因斯坦從場方程中推導(dǎo)出來,引力波是一種以波動形式和有限速度傳播的引力場,加速運動的天體就會產(chǎn)生引力波。這種波是一種橫波,對于無窮遠(yuǎn)的觀察者來說,他看到的為平面波;這個波會有沿著X和Y方向的兩個極化(偏振)方向;引力波可以攜帶能量;并且在真空中以光速傳播,
在愛因斯坦對引力的描述中,時空就像一個繃緊的床單,有質(zhì)量的物體放進(jìn)去,時空就會因此而塌陷(彎曲),如果這個物體發(fā)生振動,這個床單就會跟著振動,這種振動就像把石子投入湖水引起的湖面水波一樣。引力波的這種振動,同樣會因為時空環(huán)境導(dǎo)致的失真而逐漸的衰減,所以對于距離引力波源非常遙遠(yuǎn)的地球來說,這些振動很難被探測到,
就跟湖面的水波如果傳到很遠(yuǎn)的時候就無法再被輕易觀察到是一個道理。雖然關(guān)于引力波的探測方面,我們不得不說aLIGO引起的轟動效應(yīng),不過老郭在這里更想提一下我們中國科學(xué)家的貢獻(xiàn),為他們的卓越貢獻(xiàn)而感到驕傲,畢竟這是我們中國人的原創(chuàng)性成果,必須給大大的贊,2012年12月26日下午,中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所在北京對外宣布,由該所湯克云研究員領(lǐng)銜、中國地震局和中國科學(xué)院大學(xué)有關(guān)科研人員組成的科學(xué)團(tuán)組,經(jīng)過10多年的持續(xù)探索,在實施多次日食期間的固體潮觀測后,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)行地球固體潮公式實際上暗含著引力場以光速傳播的假定,從而提出用固體潮測量引力傳播速度的方法。