“六年間，天琴計劃‘0123’四個階段中的前兩個階段，任務(wù)已經(jīng)全部完成，而且取得了超預(yù)期成果。”中國科學(xué)院院士、中山大學(xué)天琴中心主任羅俊說，“六年里，天琴計劃還吸引了一批一批國內(nèi)外立志科研報國的青年人才，為中國自主空間引力波探測技術(shù)的攻關(guān)坐冷板凳、銳意進取。”

天琴計劃激光測距臺站。

近日，成立于2016年4月的中山大學(xué)天琴中心迎來了六周年。六年里，他們走完了這項大科學(xué)計劃的前兩大步，大步快跑的背后是中山大學(xué)天琴團隊敢于趟進科學(xué)無人區(qū)，面向基礎(chǔ)科學(xué)前沿研究不懈奮斗之時不我待。

天琴團隊提出了“0123”技術(shù)路線圖

天琴計劃是中國自主空間引力波探測計劃，由羅俊院士于2014年3月正式提出。它在國際上首創(chuàng)地心、垂直黃道面的軌道方案，是 “中國方案”“中國智慧”。

根據(jù)天琴計劃，將于2035年前后在約10萬公里高的地球軌道上，部署三顆全同衛(wèi)星構(gòu)成一個邊長約為17萬公里的等邊三角形星座，建成一個在太空中進行引力波探測的空間引力波天文臺，開展引力波源探測。天琴計劃有望回答事關(guān)自然和宇宙的根本問題，帶來科學(xué)的革命，同時也帶來我國空天技術(shù)的系統(tǒng)性創(chuàng)新。

為此，天琴團隊提出了“0123”技術(shù)路線圖，分階段推動關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)，其中第“0”步開展月球激光測距實驗，為天琴衛(wèi)星的高精度定軌提供技術(shù)支撐，第“1”步開展單星試驗，對高精度空間慣性基準(zhǔn)技術(shù)進行在軌試驗驗證，第“2”步開展雙星試驗，對星間激光干涉測量技術(shù)進行在軌試驗驗證，最后第“3”步發(fā)射天琴三星，進行引力波的空間探測和長期科學(xué)值守。

面對這個宏大的計劃，天琴團隊一直在以奔跑的速度前進。

沿途下蛋 碩果累累

2019年6月8日，珠海鳳凰山頂，剛剛建成三個月的天琴計劃激光測距臺站傳來好消息：成功獲得月面發(fā)射器回波信號。天琴團隊一鼓作氣，到11月歷史性地測到了月面上全部五個反射鏡信號，使我國成為繼美國、法國后世界上第三個成功測得全部五個月球反射鏡的國家，實現(xiàn)了中國人30年測月的突破。

這是天琴計劃的第“0”步，旨在解決未來三顆衛(wèi)星的厘米級精確入軌問題，“但作用遠遠不止于此。”天琴中心教授葉賢基說。

月球激光測距技術(shù)，還可以處理很多太空事務(wù)。葉賢基說：“激光測距實現(xiàn)了遠距離和高精度的目標(biāo)，這項技術(shù)還可以應(yīng)用于衛(wèi)星探測、空間碎片定位、鎖定深空目標(biāo)、太空實驗室建設(shè)等等。”

天琴速度仍在繼續(xù)。相隔一個月，天琴計劃的第“1”步迎來重大進展：2019年12月20日，搭載“天琴一號”衛(wèi)星的長征四號乙運載火箭沖上云霄。

“這意味著中國醞釀近20年、正式提出5年多的天琴空間引力波探測計劃，正式進入太空試驗階段。”羅俊說。

半年后的2020年5月，全國兩會上，羅俊院士對外公布了 “天琴一號”的“成績單”：所有技術(shù)指標(biāo)全部優(yōu)于任務(wù)要求，達到國內(nèi)同類技術(shù)的最高水平，這些技術(shù)聯(lián)合起來實現(xiàn)了高精度慣性基準(zhǔn)建立的任務(wù)目標(biāo)。

2022年3月，“天琴一號”衛(wèi)星再次傳來喜訊——在軌運行期間獲得了全球重力場數(shù)據(jù)。

這是我國首次使用國產(chǎn)自主衛(wèi)星測得全球重力場數(shù)據(jù)。此前該項技術(shù)一直為美國和德國所壟斷，“天琴一號”使得我國成為世界上第三個有能力自主探測全球重力場的國家。

中山大學(xué)測繪學(xué)院教授鐘敏告訴記者：“地球重力場數(shù)據(jù)對國計民生具有重大戰(zhàn)略意義，能服務(wù)于大地測量、地球物理、油氣資源勘探、防災(zāi)減災(zāi)、國防安全等領(lǐng)域。”

這種基礎(chǔ)研究同步帶動關(guān)鍵技術(shù)突破和應(yīng)用的模式，被天琴團隊形象地稱為——“沿途下蛋”。“一方面分階段推動我國空間引力波探測關(guān)鍵技術(shù)走向成熟，并最終實現(xiàn)目標(biāo)。”天琴中心常務(wù)副主任涂良成教授說，“另一方面各步驟任務(wù)有自己的科學(xué)產(chǎn)出或重大應(yīng)用，服務(wù)國家國防安全、資源勘探和經(jīng)濟發(fā)展等。”

天琴計劃第“2”步已立項

“六年兩大步”速度背后，是羅俊團隊30多年在引力物理研究領(lǐng)域的持續(xù)耕耘。他們的成功密碼是什么?

“歸根結(jié)底是中國的發(fā)展，是黨和國家對基礎(chǔ)研究創(chuàng)新的持續(xù)支持!”羅俊說，高水平科技自立自強越來越成為廣泛社會共識，從國家到多個部委、從廣東省、珠海市等地方到東方紅衛(wèi)星公司等企業(yè)，無不以強烈的使命感、責(zé)任感在推動中國自主空間引力波探測計劃的實施。同時，中山大學(xué)作為高校牽頭這樣的基礎(chǔ)研究創(chuàng)新項目，又具備人才、學(xué)科和歷史積淀等多方面不可替代的優(yōu)勢。

據(jù)了解，20世紀(jì)70年代，中山大學(xué)引力物理研究室已經(jīng)建設(shè)了常溫共振型引力波天線，測量靈敏度被認(rèn)為是當(dāng)時國際同類引力波天線的最高水平之一。

今天，天琴計劃團隊已經(jīng)匯集中山大學(xué)和華中科技大學(xué)等單位的優(yōu)勢力量，整合多個省部級研究基地和平臺，形成一支由院士領(lǐng)銜500余人的科研團隊，吸引國內(nèi)20多個單位加入“天琴朋友圈”，與8個國家和地區(qū)的科學(xué)家簽訂合作協(xié)議。

“我們心中一直有一個夢，希望中國的引力波研究有一天可以做出世界級影響的成就。這個夢從20世紀(jì)80年代做到現(xiàn)在，部分夢想已經(jīng)成為現(xiàn)實。我們還在不停地追夢，天琴計劃的第‘2’步已經(jīng)立項，我們充滿信心。”羅俊說。

(以上圖片由通訊員提供)

關(guān)鍵詞： 中山大學(xué) 基礎(chǔ)研究 激光測距 關(guān)鍵技術(shù) 月球激光測距