欧洲批准太空引力波探测项目,预计17年后发射,与中国接近

澎湃新闻记者 虞涵棋

2017-06-21 21:02 来源:澎湃新闻

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自2016年2月11日,LIGO组织成功探测到引力波,完成爱因斯坦广义相对论的最后一块拼图,国际上的其他团队纷纷加快了引力波研究的速度。
当地时间6月20日,欧洲空间局(ESA)在会议上宣布,欧盟的空间引力波探测项目LISA (Laser Interferometer Space Antenna)正式入选2015年到2025年的十年计划,为其中第三个高级任务(L3)。所谓高级任务,是指欧空局经费最多可达到9亿欧元的项目,另两个高级任务为木卫探测器JUICE和X射线望远镜ATHENA。
LISA的计划发射时间为2034年。
LISA包含三个组成三角形的相同卫星,彼此相距250万公里,跟随地球绕行太阳。通过激光测量三个卫星间的距离,就能探知引力波经过的痕迹。这是因为,当引力波经过时,空间会发生微小的拉伸与压缩。
LISA原本是一个与美国国家航空航天局(NASA)合作的项目。2011年,NASA因经费问题退出,项目由此进展缓慢。2015年12月,欧空局进行了项目的首次测试性任务。从目前的情况来,LISA已经达到一些核心技术要求。
引力波是爱因斯坦广义相对论中的重要推论。在广义相对论的叙述中,时间和空间会在质量面前弯曲。时空在伸展和压缩的过程中,会产生振动传播开来,这些振动就是引力波。我们在地球上随时随地都可能遭遇来自宇宙中各种源头的引力波:两个黑洞合并、中子星自转、超新星核塌缩等。然而,即使是像黑洞这样巨大质量的系统相互碰撞、合并,产生的引力波信号传递到地球上也是很微弱的。因此,引力波探测对精度的要求非常高。爱因斯坦本人也想不出探测的方法。
经过二十多年、主要是经费和主导权方面的波折,LIGO团队终于通过地面设备成果“聆听”到这一时空的律动。LIGO的基本设计思路是这样的:两条长度相同的探测臂呈L型放置,在L中间的拐点处放置激光源,沿两条管子各发射一束激光,而在两臂的末端放置一面镜子来反射激光。在真空中,两条同时发射的光束应该同时返回中间拐点相逢,在干涉作用下,光束不会抵达光电探测器。但如果有引力波穿过探测仪,两条真空管中的空间会出现微小的拉伸与压缩,两条光束就会出现光程差,从而外泄到光电探测器上。
下一步,引力波探测的重点将转向太空。
目前,中国共有三个引力波探测计划。“阿里实验计划”由中科院高能所发起,拟在位于中国阿里地区狮泉河镇以南约20公里处、海拔5100米的山脊上建立引力波观测站,利用西藏阿里地区高海拔的天然优势,搜寻原初引力波。
除了这一基于地面的探测计划外,中国还有“太极计划”和“天琴计划”两个空间引力波探测计划。
在“太极计划”中,中国将在2030年前后发射引力波探测卫星组,进行中低频波段引力波的直接探测。“天琴计划”由中山大学发起,已纳入国家重大科技基础设施规划建设项目,总体规划上预期执行期到2035年。
此前,LIGO前项目负责人Barry Barish在接受澎湃新闻时曾说过,由于经费不足,美国的空间引力波探测计划早已搁浅,他十分看好中国的发展,“中国如果想在时间轴上与LISA赛跑,甚至超过LISA,并不困难。”
责任编辑:虞涵棋澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
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