“天琴計劃”是由中山大學發(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,這被認為是人類基礎科學研究領域中的重大科研成果,2017年,取得該成果的三位歐美科學家獲得了諾貝爾物理學獎,
我國在引力波方面的研究還相對比較落后,但是我國一些科學家和科研單位也準備執(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,三者構成空間引力波探測“天文臺”,這個天文臺的三邊長度將達51萬公里。
天琴一號是中山大學羅俊團隊主導研制的衛(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、微牛頓量級的推進技術以及激光干涉儀等核心技術開展在軌驗證,為后續(xù)發(fā)射的天琴二號和三號進行技術驗證和數(shù)據(jù)支持,專家介紹,天琴設備的空間拉伸距離能夠達到皮米(十的負12次方米)級,也就是萬億分之一米,而LIGO設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,有質量的物體放進去,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)境導致的失真而逐漸的衰減,所以對于距離引力波源非常遙遠的地球來說,這些振動很難被探測到,
就跟湖面的水波如果傳到很遠的時候就無法再被輕易觀察到是一個道理。雖然關于引力波的探測方面,我們不得不說aLIGO引起的轟動效應,不過老郭在這里更想提一下我們中國科學家的貢獻,為他們的卓越貢獻而感到驕傲,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,中國科學院地質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銜、中國地震局和中國科學院大學有關科研人員組成的科學團組,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。