中国布局引力波探测 提出“空间太极计划”
美国科学家近日宣布成功探测到引力波，证实了爱因斯坦引力理论的最后一项预言，震动世界。中国也正在积极布局引力波探测和研究，中国科学院16日公布了空间引力波研究与探测的“空间太极计划”。
按照这一计划，中国将在2030年前后将发射三颗卫星组成的引力波探测星组，用激光干涉方法进行中低频波段引力波的直接探测。主要科学目标是观测双黑洞并合和极大质量比天体并合时产生的引力波辐射，以及其他的宇宙引力波辐射过程。
据介绍，空间引力波探测被列入了中科院制订的空间2050年规划。2008年由中科院发起，中科院多个研究所及院外高校科研单位共同参与，成立了中国科学院空间引力波探测论证组，开始规划中国空间引力波探测在未来数十年内的发展路线图。经过几年的努力，目前已形成中科院院士胡文瑞、吴岳良为首席科学家的“空间太极计划”工作组，在引力波源的理论及探测研究和卫星技术研究上取得了诸多进展。
胡文瑞院士介绍，“空间太极计划”是一个中欧合作的国际合作计划，目前有两个方案。方案I是参加欧洲空间局的eLISA双边合作计划，今年秋天将召开第三次双方科学家会议，完成双边合作的可行性报告。方案II是2033年前后发射一组中国的引力波探测卫星组，与2035年左右发射的eLISA卫星组同时邀游太空。届时，中国卫星组与eLISA卫星组同时在空间独立进行引力波探测，互相补充和检验测量结果。
“空间太极计划”涉及学科领域和前端技术广泛，需要发展空间超远距离超高精度激光测量、超高灵敏度惯性传感器，以及超高精度卫星无拖曳控制等下一代高端空间技术，这些技术对于提升中国空间科学和深空探测的技术水平具有重要意义，对惯性导航、地球科学、高精度卫星平台建设等应用领域也将发挥积极的作用。
“我国目前的技术能力与国际先进水平还有一定的差距，这种差距可以通过良好的国际合作得到一定弥补。”胡文瑞说，目前太极计划工作组与国际同行已建立了广泛的联系，与德国马普学会引力物理研究所和莱布尼茨大学爱因斯坦研究所确立了深度合作关系。
一百年前，爱因斯坦在创立了广义相对论后不久就提出了引力波存在预言。百年来，世界各国科学家为寻找引力波付出了巨大努力，建造了多种实验装置。今年2月11日，美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)宣布第一次直接探测到引力波，为人类开启了宇宙观测的全新窗口。
“针对不同频率的引力波信号源，需要不同的引力波接收器，LIGO实验在它的工作频段证实引力波的存在，也就是说，引力波在其他广泛的频段都应该存在，如果在对应这些引力波频段的探测上建造领先的实验装置，就会在未来的引力波科学大发现上占据先机。”美国麻省理工学院物理系研究员苏萌说。
LIGO的发现让中国科学家对中国引力波研究充满期待。除了中科院提出的“空间太极计划”，中国引力波探测计划还包括中山大学领衔的“天琴计划”和中科院高能物理研究所主导的“阿里实验计划”。“天琴计划”的目标是去太空捕捉引力波；“阿里实验计划”的目标则是在地面探测宇宙大爆炸初期的原初引力波。
“LIGO的发现证明了引力波的存在，我们可以满怀信心地去寻找不同波段的引力波，就像不同波段的电磁波谱一样。”苏萌说，“比如阿里实验计划将实现首次对北半球可见天区的原初引力波搜寻，是我国独具特色的引力波研究项目，如果成功将是下一个引力波领域、宇宙学、高能物理的重大突破。”
“目前在国际引力波探测领域，中国的影响几乎为零，希望借此机会更大推动国内引力波研究的发展。”中科院院士、中科院高能物理研究所所长王贻芳说。(记者 吴晶晶 白国龙)