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張景馨
2019-09-23
2075成功發射20天以后，我國首顆空間引力波探測技術實驗衛星完成第一階段測試。9月20日，中國科學院召開新聞發布會宣布，這顆衛星被正式命名為“太極一號”。
發布會上，中國科學院副院長相里斌介紹，“太極一號”的成功發射和第一階段在軌測試任務的順利完成，邁出了我國空間引力波探測的第一步，為我國在空間引力波探測領域率先取得突破奠定了基礎。
引力波是物質和能量的劇烈運動和變化所產生的一種物質波。如果以水面來比喻時空，那么引力波就可以看作是時空的漣漪。愛因斯坦一個世紀前基于廣義相對論預言了引力波的存在。
2016年2月，美國地面激光干涉引力波天文臺（LIGO）公布了于2015年9月14日直接探測到引力波的結果，證實了愛因斯坦關于引力波存在的預言，并開創了一個新的研究方向——引力波天文學。
“引力波提供了有別于電磁波的一個全新的觀測宇宙的重要窗口，成為人類探索和認識宇宙的新的途徑和手段。”中國科學院大學副校長、衛星工程首席科學家吳岳良院士指出。
不同頻率引力波反映了宇宙的不同時期和不同的天體物理過程。有別于地基探測，在空間能夠探測到中低頻段的引力波信號，能夠發現天體質量更大、距離更遙遠的引力波波源，揭示更為豐富的天體物理過程。由于引力波信號極其微弱，實施空間引力波探測挑戰巨大，需要突破目前人類精密測量和控制技術的極限。
作為一顆技術驗證星，“太極一號”衛星的工程任務是對空間引力波探測太極計劃實驗所需載荷和衛星的關鍵技術，包括激光干涉儀、引力參考傳感器、無拖曳控制技術、微推進器技術、超穩超靜衛星平臺等進行在軌功能驗證，同時檢驗衛星各系統間在軌協同工作的性能；對核心探測載荷性能基線及在軌適應性進行確認；并實現無拖曳控制系統的在軌檢驗和標定，以及加速度模式和位移模式下的無拖曳控制技術。
“太極一號”第一階段在軌測試和數據分析結果表明，激光干涉儀位移測量精度達到百皮米量級，約為一個原子直徑，引力參考傳感器測量精度達到地球重力加速度的百億分之一量級，相當于一只螞蟻推動“太極一號”衛星產生的加速度，微推進器推力分辨率達到亞微牛量級，約為一粒芝麻重量的萬分之一。
“太極一號”實現了我國迄今為止最高精度的空間激光干涉測量，成功進行了我國首次在軌無拖曳控制技術試驗，并在國際上首次實現了微牛級射頻離子和雙模霍爾電推進技術的在軌驗證。
事實上，中科院從2008年就開始前瞻論證我國空間引力波探測的可行性，經過多年科學前沿研究，提出了我國空間引力波探測“太極計劃”，確定了“單星、雙星、三星”“三步走”的發展戰略和路線圖，并于2018年8月在空間科學（二期）戰略性先導科技專項中立項實施 “太極計劃”單星工程任務，啟動了三步走中的第一步。“太極一號”科研團隊以實現零到一的突破為己任，全力以赴、攻堅克難、勇于突破、協同創新，在不到一年的時間里完成了衛星的研制任務。
