“天琴计划”是由中山大学发起的引力波空间探测计划。“天琴计划”的实施分为4个阶段,这里需要补充解释一下什么是固体潮了,“天琴计划”是利用超高精度星间激光干涉测量技术探测1mHz~1Hz频段的引力波信号,频率比LIGO要低很多,我国太空探测领域有一个“天琴计划”,真正了解这个计划的恐怕不多,实际上它是一个针对宇宙中的引力波的探测计划。
1、“天琴”计划的研发的意义是什么?
我国太空探测领域有一个“天琴计划”,真正了解这个计划的恐怕不多,实际上它是一个针对宇宙中的引力波的探测计划。说到引力波探测,可能很多朋友都听说过,引力波是指时空弯曲中的“涟漪”,它以波的形式从辐射源向外传播,并能以引力辐射的形式传输能量,爱因斯坦基于广义相对论在1916年就预言了引力波的存在。2015年9月时,美国的激光干涉仪引力波观测站LIGO首次探测到引力波,验证了爱因斯坦广义相对论的正确性,这被认为是人类基础科学研究领域中的重大科研成果,2017年,取得该成果的三位欧美科学家获得了诺贝尔物理学奖,
我国在引力波方面的研究还相对比较落后,但是我国一些科学家和科研单位也准备执行“天琴”计划,它就是一项引力波探测计划,由罗俊院士提出,但与LIGO不同的是,天琴计划是要建立太空引力波观测站——在太空离地约10万千米的高空轨道放置三颗卫星,它们之间通有激光,当宇宙升空的引力波传过来时,会在不同方向造成空间的拉长或者压缩,体现在激光的波动和距离变化上,就能探测到引力波的存在、来源、强弱等情况了。
12月20日11时22分,我国实施了一次“一箭9星”发射任务并取得了圆满成功,长征四号乙运载火箭将资源一号04A星、天琴一号技术试验卫星、玉衡号卫星、顺天号卫星、天雁01卫星、天雁02卫星、未来号-1R卫星、巴西1U小卫星和我国赠埃塞俄比亚的微小卫星9颗卫星送入预定轨道,而其中的“天琴一号”卫星就是我国“天琴”引力波探测计划首颗技术验证卫星,它将和未来发射的二号和三号卫星在10万公里高的地球轨道上组成臂长17万公里的等边三角形编队,三者构成空间引力波探测“天文台”,这个天文台的三边长度将达51万公里。
天琴一号是中山大学罗俊团队主导研制的卫星,该卫星将对高精度空间惯性传感器、无拖曳控制技术、微牛顿量级的推进技术以及激光干涉仪等核心技术开展在轨验证,为后续发射的天琴二号和三号进行技术验证和数据支持,专家介绍,天琴设备的空间拉伸距离能够达到皮米(十的负12次方米)级,也就是万亿分之一米,而LIGO设备中空间的拉伸距离只有原子直径的一亿分之一。
2、引力波是波还是其他的什么?如何产生的?
啥也不说了,先答题:引力波是时空的涟漪;爱因斯坦在广义相对论中认为引力波是由于天体做加速运动所引起的,我们就沿着爱因斯坦广义相对论的思路走一圈,来了解一下这个引力波究竟是个什么鬼。爱因斯坦从场方程中推导出来,引力波是一种以波动形式和有限速度传播的引力场,加速运动的天体就会产生引力波。这种波是一种横波,对于无穷远的观察者来说,他看到的为平面波;这个波会有沿着X和Y方向的两个极化(偏振)方向;引力波可以携带能量;并且在真空中以光速传播,
在爱因斯坦对引力的描述中,时空就像一个绷紧的床单,有质量的物体放进去,时空就会因此而塌陷(弯曲),如果这个物体发生振动,这个床单就会跟着振动,这种振动就像把石子投入湖水引起的湖面水波一样。引力波的这种振动,同样会因为时空环境导致的失真而逐渐的衰减,所以对于距离引力波源非常遥远的地球来说,这些振动很难被探测到,
就跟湖面的水波如果传到很远的时候就无法再被轻易观察到是一个道理。虽然关于引力波的探测方面,我们不得不说aLIGO引起的轰动效应,不过老郭在这里更想提一下我们中国科学家的贡献,为他们的卓越贡献而感到骄傲,毕竟这是我们中国人的原创性成果,必须给大大的赞,2012年12月26日下午,中国科学院地质与地球物理研究所在北京对外宣布,由该所汤克云研究员领衔、中国地震局和中国科学院大学有关科研人员组成的科学团组,经过10多年的持续探索,在实施多次日食期间的固体潮观测后,发现现行地球固体潮公式实际上暗含着引力场以光速传播的假定,从而提出用固体潮测量引力传播速度的方法。
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