如果把引力波探測看作交響曲的話，LIGO（激光干涉引力波天文臺）的成果，是一段美妙的序曲。它證明了引力波的存在，引力波天文學(xué)隨之誕生。但是，彈奏引力波主樂章的地點，還應(yīng)該在空間?！?6日，在空間引力波探測太極計劃媒體見面會上，中科院院士、中科院力學(xué)研究所研究員胡文瑞勾勒出了中國空間引力波探測的路線圖。

2月11日，LIGO科學(xué)合作組織向世界宣布人類首次直接探測到了引力波，而中國空間太極計劃在此時揭開面紗，并非“亦步亦趨”。它有著更大的雄心：去聆聽那些頻率更低的引力波，探索更為豐富的科學(xué)內(nèi)容。

上天去，才能聽到更低沉的宇宙呢喃

這不是“趕時髦”。

實際上，2008年，中科院就發(fā)起了空間引力波探測計劃，在中科院多個研究所和院外高校科研單位的共同參與下，成立了中國科學(xué)院空間引力波探測論證組。目前，已形成了一支以中國科學(xué)院科研人員為主，胡文瑞、吳岳良院士為首席科學(xué)家的空間太極（Taiji）計劃工作組。

和大家已經(jīng)熟知的地面測量不同，太極計劃是要將引力波探測星組發(fā)射升空，用激光干涉方法進(jìn)行中低頻波段引力波的直接探測。

中低頻引力波的波長在1×10-4至1.0赫茲之間。不同波段的引力波，對應(yīng)著不同的引力波源，是打開宇宙不同領(lǐng)域知識的鑰匙。

中科院院士、中國科學(xué)院大學(xué)副校長吳岳良介紹，類似LIGO這樣的地面激光干涉天文臺探測的是高頻引力波，頻率在10赫茲以上，主要來自致密雙星；而中頻引力波則來自中等質(zhì)量致密雙星，宇宙大爆炸最早期產(chǎn)生的原初引力波也屬此類；至于低頻引力波，則來自于雙星系、超大質(zhì)量雙黑洞和大質(zhì)量比雙黑洞的并合，以及大質(zhì)量天體的爆炸等。

這些不同的頻率，構(gòu)成了更為完整的引力波樂章。而如果只在地面聆聽，受空間距離的限制和地球重力梯度噪聲的影響，頻率低于10赫茲的引力波將無法被探測到?！耙虼?，多國科學(xué)家在加緊開展空間引力波探測的研究計劃?！眳窃懒颊f。

空間引力波探測，國際合作與競賽已經(jīng)展開

從上世紀(jì)90年代起，在地面上，人類已經(jīng)開始建設(shè)聆聽高頻引力波的“耳朵”。而在地面之外，規(guī)劃和部署也已經(jīng)開始。

1993年，歐洲空間局（ESA）首先提出激光干涉空間天線（LISA）計劃，在10-4至10-2赫茲波段進(jìn)行空間引力波測量。其計劃于2030年左右，發(fā)射三顆各相距500萬千米的探測器，后來又修改了方案，三個探測器的距離縮小到100萬千米，更名為eLISA。2015年底，歐空局已經(jīng)發(fā)射了其關(guān)鍵技術(shù)驗證衛(wèi)星LISA-Pathfinder，踏出人類太空探測引力波的第一步。

最近，美國提出了后“愛因斯坦計劃”，它包括兩顆星，其中一顆是“大爆炸觀測者”，著重于探測地面和LISA所探測波段之間的中頻(1×10-2至100赫茲)引力波。日本也提出了在相似頻段觀測引力波的DECIGO計劃。

中國同樣也在備戰(zhàn)這一全新的宇宙天文學(xué)領(lǐng)域。

胡文瑞介紹，按太極計劃，我國將在2035年前后發(fā)射三顆衛(wèi)星組成的引力波探測星組，進(jìn)行中低頻波段引力波的直接探測。太極計劃的技術(shù)指標(biāo)在總體上將優(yōu)于歐空局LISA計劃的要求，頻率范圍將覆蓋LISA的低頻和日本DECIGO的中頻?！霸撚媱澋闹饕茖W(xué)目標(biāo)是觀測雙黑洞并合和極大質(zhì)量比天體并合時產(chǎn)生的引力波輻射，以及其他的宇宙引力波輻射過程?！?/p>

這是一個中歐合作的國際合作計劃。科學(xué)家為它規(guī)劃出了兩條發(fā)展路徑：其一，是我國參加歐洲空間局的eLISA雙邊合作計劃；其二，是我國發(fā)射一組引力波探測衛(wèi)星組，與2035年左右發(fā)射的eLISA衛(wèi)星組同時遨游太空，兩者同時在空間中獨立進(jìn)行探測，互相補充和檢驗測量結(jié)果。胡文瑞透露，與歐空局的合作計劃，今年年底前就將呈報給國家有關(guān)部門。

基礎(chǔ)研究將帶動多項技術(shù)發(fā)展

LIGO已經(jīng)探測到了引力波，我們還在進(jìn)行著遙遠(yuǎn)的規(guī)劃，還有意義嗎？

雖然“第一”的名號已經(jīng)旁落，但基礎(chǔ)研究的意義，遠(yuǎn)不止于追尋“第一”。

空間引力波探測和研究需要許多先進(jìn)技術(shù)：在空間激光干涉儀方面需要穩(wěn)頻和鎖相的大功率激光器和激光干涉系統(tǒng)；需要用無拖曵技術(shù)控制的高精度光學(xué)平臺；需要測量超低重力水平的慣性傳感器；需要控制各種噪聲以分辨出引力波引起的微小距離(10-12米)的變化；以及需要與實驗設(shè)備一體化的衛(wèi)星研制……這些正是引力波國際探測計劃要研究解決的關(guān)鍵技術(shù)。我國目前的技術(shù)能力與國際先進(jìn)水平還有一定的差距，這種差距可以通過良好的國際合作得到一定的彌補。

“引力理論的空間檢驗，可以使實驗頻率比地面降低幾個數(shù)量級、提高觀測精度，孕育著自然科學(xué)的重大突破?！焙娜饛娬{(diào)，“中國科技界應(yīng)該在引力理論的空間檢驗方面逐步做出重要貢獻(xiàn)。”

（科技日報北京2月16日電）