2月初，中山大學(xué)珠海校區(qū)的校園里掛起了大紅燈籠，大多數(shù)老師和同學(xué)們已陸續(xù)返鄉(xiāng)過(guò)春節(jié)。在中山大學(xué)天琴中心的實(shí)驗(yàn)室里，有這樣一群年輕人，他們?cè)诿β抵卸冗^(guò)龍年春節(jié)。

劉琳霞工程師就是其中的一員，她所負(fù)責(zé)的光學(xué)平臺(tái)鏡片粘接實(shí)驗(yàn)正在緊張進(jìn)行中?！肮鈱W(xué)平臺(tái)需要粘接的鏡片和組件分為幾十個(gè)步驟，每一步都需要在潔凈間中進(jìn)行。特別是鏡片的粘接，是將表面凹凸高度差不超過(guò)百分之一頭發(fā)絲的玻璃片在幾十秒內(nèi)完成精準(zhǔn)的定位和粘接，那么每一步粘接前的調(diào)裝工作都要花費(fèi)幾天時(shí)間。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中任何一個(gè)步驟的粘接精度達(dá)不到要求，前面所有的工作都前功盡棄。”她說(shuō)，為了在規(guī)定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)前按精度要求完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)室的老師和學(xué)生都放棄了周末和假期的休息時(shí)間。作為實(shí)現(xiàn)空間引力波探測(cè)的核心組件，光學(xué)平臺(tái)的研制是其中需要攻克的關(guān)鍵技術(shù)之一。

像劉琳霞這樣堅(jiān)守在科研一線(xiàn)的師生還有很多，是他們對(duì)理想信念的堅(jiān)守，對(duì)科研報(bào)國(guó)的熱忱，使天琴計(jì)劃得以順利推進(jìn)。

“我們團(tuán)隊(duì)近期的一個(gè)研究重點(diǎn)是如何提高天琴引力波數(shù)據(jù)分析的實(shí)時(shí)性。”中山大學(xué)天琴中心副教授胡一鳴介紹，天琴的一個(gè)重要觀(guān)測(cè)對(duì)象是大質(zhì)量黑洞的并合。近年來(lái)，許多國(guó)際同行的研究表明，在這些宇宙中的“巨無(wú)霸”并合時(shí)，可能會(huì)發(fā)出轉(zhuǎn)瞬即逝的電磁信號(hào)。將天琴的引力波探測(cè)與電磁波觀(guān)測(cè)相結(jié)合，可以全方位、立體式地感知黑洞并合的瞬間，進(jìn)而有望解答大黑洞起源、引力本質(zhì)等眾多核心科學(xué)問(wèn)題。而這一切的成立依賴(lài)于引力波數(shù)據(jù)分析的實(shí)時(shí)性。

胡一鳴說(shuō)，天琴繞地軌道的選取使得引力波數(shù)據(jù)可以快速、實(shí)時(shí)地傳輸?shù)降孛?，?wèn)題的瓶頸就在于如何快速、實(shí)時(shí)地完成對(duì)數(shù)據(jù)的分析。如果沿用傳統(tǒng)方法，這一過(guò)程耗時(shí)良久，往往需要在超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行數(shù)天之久。但在天琴團(tuán)隊(duì)的共同努力下，他們已經(jīng)可以做到在小時(shí)量級(jí)內(nèi)更新分析結(jié)果?！艾F(xiàn)在我們正繼續(xù)努力，希望可以進(jìn)一步改進(jìn)分析方法，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)分析。”

據(jù)了解，天琴有望提供大量無(wú)法通過(guò)其他探測(cè)手段獲取的信息，特別是有關(guān)高紅移的大質(zhì)量黑洞雙星、星系或星團(tuán)核區(qū)動(dòng)力學(xué)、銀河系中的致密雙星系統(tǒng)等的信息，對(duì)于揭示大質(zhì)量黑洞的起源與成長(zhǎng)歷史、星系或星團(tuán)核區(qū)動(dòng)力學(xué)、恒星級(jí)致密星的天體物理、銀河系雙致密星的起源和演化、宇宙膨脹、引力與黑洞本質(zhì)、早期宇宙及高能標(biāo)物理等都有非常重要的意義，并有可能發(fā)現(xiàn)目前無(wú)法預(yù)料的新物理，將對(duì)天文學(xué)、物理學(xué)研究產(chǎn)生顯著的推動(dòng)作用。

天琴計(jì)劃的開(kāi)展需要攻克一系列關(guān)鍵核心技術(shù)，包括建立高精度慣性基準(zhǔn)、進(jìn)行星間激光干涉測(cè)量、實(shí)現(xiàn)超靜超穩(wěn)衛(wèi)星平臺(tái)及大尺度編隊(duì)飛行、實(shí)現(xiàn)引力波探測(cè)信號(hào)的辨識(shí)測(cè)量等，將能夠推動(dòng)我國(guó)高精度空間探測(cè)載荷及衛(wèi)星技術(shù)跨越式發(fā)展，其技術(shù)進(jìn)步在地球重力場(chǎng)測(cè)量等方面有重要的應(yīng)用，具有重大的戰(zhàn)略?xún)r(jià)值。

目前，天琴中心衛(wèi)星平臺(tái)技術(shù)研究室的師生仍在繼續(xù)進(jìn)行項(xiàng)目的推進(jìn)。中山大學(xué)天琴中心特聘副研究員劉建平告訴中青報(bào)·中青網(wǎng)記者，在寒假期間，團(tuán)隊(duì)依然保持科研不間斷、堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)測(cè)試與組會(huì)討論，確保了項(xiàng)目進(jìn)度的穩(wěn)步推進(jìn)?？臻g引力波探測(cè)任務(wù)對(duì)超靜超穩(wěn)衛(wèi)星平臺(tái)提出了前所未有的苛刻要求。課題組成員們靜心鉆研，分工協(xié)作，在空間環(huán)境分析、引力波探測(cè)衛(wèi)星力熱光機(jī)一體化設(shè)計(jì)等多方面取得重要進(jìn)展?！拔覀儠?huì)繼續(xù)努力，全力推進(jìn)衛(wèi)星平臺(tái)相關(guān)技術(shù)的研究、測(cè)試與驗(yàn)證，助力天琴盡早在太空奏響引力波的樂(lè)章。 ”

天琴計(jì)劃是中國(guó)科學(xué)院院士羅俊于2014年提出的空間引力波探測(cè)計(jì)劃，被譽(yù)為空間引力波探測(cè)的“中國(guó)方案”。該計(jì)劃預(yù)期于2035年前后在約10萬(wàn)公里高的地球軌道上，部署三顆全同衛(wèi)星構(gòu)成邊長(zhǎng)約為17萬(wàn)公里的等邊三角形星座，建成空間引力波天文臺(tái)，打開(kāi)0.1mHz～1Hz的引力波探測(cè)窗口，回答宇宙重大質(zhì)量黑洞起源等重大科學(xué)問(wèn)題，為人類(lèi)揭開(kāi)更多宇宙奧秘。

天琴計(jì)劃按照“0123”技術(shù)路線(xiàn)圖推進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)步和保障引力波探測(cè)任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。各階段的數(shù)字代表需要發(fā)射的衛(wèi)星數(shù)量。

第“0”步，進(jìn)行月球激光測(cè)距實(shí)驗(yàn)，研制新一代激光測(cè)距反射器，新建激光測(cè)距臺(tái)站。天琴測(cè)距臺(tái)站于2019年4月完成土建竣工驗(yàn)收并開(kāi)始運(yùn)行，5月實(shí)現(xiàn)阿波羅15號(hào)合作目標(biāo)測(cè)距，同年11月實(shí)現(xiàn)了對(duì)月球表面全部5個(gè)合作目標(biāo)的高精度測(cè)距，為國(guó)內(nèi)首次，使我國(guó)成為國(guó)際上第三個(gè)完成該試驗(yàn)的國(guó)家。

天琴測(cè)距臺(tái)站的主要目的是獲得對(duì)高軌衛(wèi)星的精密測(cè)距能力，為天琴衛(wèi)星的高精度定軌提供技術(shù)支撐。為了實(shí)現(xiàn)超遠(yuǎn)距離衛(wèi)星的高精度激光測(cè)距任務(wù)，天琴測(cè)距臺(tái)站率先開(kāi)展了38萬(wàn)公里的地月測(cè)距工作。天琴計(jì)劃工程師韓西達(dá)介紹，“每項(xiàng)準(zhǔn)備工作都要細(xì)致無(wú)誤，才有機(jī)會(huì)獲得極其微弱測(cè)月信號(hào)” 。

韓西達(dá)解釋?zhuān)@項(xiàng)工作的難點(diǎn)在于38萬(wàn)公里級(jí)的超遠(yuǎn)距離對(duì)測(cè)距望遠(yuǎn)鏡有著超高的指向精度和跟蹤精度要求，目前能做到地月激光測(cè)距的臺(tái)站尚屬少數(shù)。天琴測(cè)距團(tuán)隊(duì)還在繼續(xù)攻克白天測(cè)距技術(shù)，2023年10月，通過(guò)臺(tái)站師生們的不懈努力，他們獲得了1064nm波段滿(mǎn)月測(cè)月信號(hào)，該成果是天琴測(cè)距臺(tái)站首測(cè)獲得滿(mǎn)月時(shí)段測(cè)月信號(hào)，對(duì)白天測(cè)距起到支撐作用。

第“1”步，“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星于2019年12月20日成功發(fā)射，六大關(guān)鍵技術(shù)在軌試驗(yàn)全部通過(guò)，各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)最高水平，實(shí)現(xiàn)我國(guó)空間引力波探測(cè)核心技術(shù)量級(jí)提升，并在國(guó)內(nèi)首次利用國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲得全球重力場(chǎng)模型。

第“2”步，“天琴二號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星完成關(guān)鍵技術(shù)地面驗(yàn)證，預(yù)計(jì)于2026年前后發(fā)射雙星進(jìn)行在軌試驗(yàn)。

第“3”步，“天琴三號(hào)”引力波探測(cè)衛(wèi)星項(xiàng)目相關(guān)工作順利推進(jìn)，完成了對(duì)天琴主要科學(xué)目標(biāo)的第一輪評(píng)估，解決了地月系重力場(chǎng)的潛在影響等問(wèn)題。

記者在采訪(fǎng)中了解到，天琴計(jì)劃基礎(chǔ)研究設(shè)施已全部建設(shè)完成，布局形成了“一個(gè)中心+三個(gè)臺(tái)站”，為天琴計(jì)劃的實(shí)施提供有力保障。目前，面向國(guó)家戰(zhàn)略需求， 實(shí)驗(yàn)室在開(kāi)展基礎(chǔ)研究、推動(dòng)學(xué)科發(fā)展、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步方面發(fā)揮引領(lǐng)帶動(dòng)作用。

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