2016年2月21日，中山大学正式发布“天琴计划”实施路线图“0123计划”，该计划将用15年到20年发射卫星上天。

“天琴计划”首席科学家罗俊院士详细介绍了“0123计划”，其中“1”包括发射单颗高精度空间惯性基准技术试验卫星和单颗天琴探路者试验卫星，“天琴一号”卫星正是这个“单颗高精度空间惯性基准技术试验卫星”。

据介绍，这套“0123计划”技术路线图，采取“沿途下蛋”分步实施，利用可靠、经济、科学的手段展开技术攻关和在轨验证，稳步推动我国空间引力波探测关键技术走向成熟，最终开展空间引力波探测。

据了解，“天琴计划”得到了国内多部门的立项支持，2015年教育部率先支持“天琴计划”的实施，2016年国家航天局和基金委同时立项支持月球中继星激光测距项目，2017年国家航天局发布《关于“十三五”民用航天科研的指导意见》，其中明确提出推动引力波探测试验验证卫星工程项目立项，从此开始对天琴“0123计划”系统性、持续性支持。

2018年10月，国家航天局批复立项“高精度空间惯性基准技术试验卫星工程项目”，因该项目对应天琴“0123计划”中的步骤“1”，故命名“天琴一号”。

“天琴一号”卫星总设计师张立华介绍，“天琴一号”是我国第一颗由国家立项、高校牵头的技术试验卫星，也是国家正式立项的第一颗空间引力波探测技术试验卫星。

三大科学目标

四大“首创”意义

空间引力波探测技术体系中，空间惯性基准技术是关键技术之一。

罗俊说，这项技术的核心是在每颗卫星内部放置完全悬浮起来的质量块，然后利用卫星屏蔽外界环境对质量块干扰，利用无拖曳技术并控制卫星使之跟随质量块运动，这个不受外力干扰的质量块，称为“惯性基准”。因为“惯性基准”只在引力场的作用下运动，所以能真实地反映引力场的波动，可以说，“惯性基准”就是引力波“探头”。

“‘天琴一号’是一颗高精度空间惯性基准技术试验卫星。”中山大学天琴中心副主任叶贤基教授说，其身负三大科学任务：

第一个是对空间惯性传感器进行在轨验证，该传感器用于精确测量卫星与质量块之间的相对运动。

第二个是对微牛级可变推力的微推力器进行在轨验证，该技术用于精确控制卫星跟随惯性基准运动。

第三个是对无拖曳控制技术进行在轨验证，这是根据惯性传感器的测量结果，通过适当的控制算法向微推力器输出控制指令，使卫星精确跟随惯性基准运动。

叶贤基说，“天琴一号”也将对高精度激光干涉测量技术、高精度质心控制技术、高稳定性温度控制技术等引力波空间探测共性关键技术开展在轨验证。

▲天琴计划珠海计划测距台站

中国科学院院士叶朝辉表示，“天琴计划”从酝酿、筹备到技术攻关取得阶段性成果，“天琴一号”在四个方面具有国内“首创”意义：

第一，作为国内首颗国家立项的引力波空间探测技术试验卫星，不仅适用于空间引力波探测计划，还将满足其他基础科学空间实验对航天技术的发展需求。

第二，是国内首颗无拖曳控制技术试验卫星。无拖曳控制技术是最前沿的航天技术。此次在轨成功实现“超静超稳”无拖曳控制卫星，将为开展下一代卫星重力测量、深空探测、基础科学实验等提供重大技术储备。

第三，是国内首次在空间建立最高精度的空间惯性基准，将完成惯性测量、无拖曳控制、微牛级推进、激光干涉测量、高稳定温度和质心控制共六项关键技术在轨验证，六项关键技术协同工作，实现高精度空间惯性基准的构建。

第四，“天琴一号”卫星的单项技术指标要求高，部分技术比国内现有水平高2个数量级以上。

硬核技术再创“新高”

“无人之域”任重道远

21世纪初，罗俊带领团队开始布局空间引力波探测的两大核心技术——空间惯性传感和星间激光干涉测量技术的研究。经过四个“五年计划”的积累，目前拥有自主知识产权的空间静电悬浮加速度计已经经过了多次在轨试验和空间应用。

但是，罗俊表示，我国现有的技术水平距离空间引力波探测实际需要还有明显差距，尤其在空间惯性传感和星间激光干涉测量两大核心技术上还存在若干量级上的差距。

▲中山大学天琴中心杨山清教授和华中科技大学引力中心涂良成教授与航天东方红卫星有限公司的工作人员正在进行“天琴一号”卫星发射前的最后测试检查工作。

相关报道: