2015年，美国激光干涉仪引力波观测台（LIGO）首次直接探测到引力波。几年来，LIGO公开证实了成功探测到十几个引力波事件。

早在2012年，中国空间引力波探测研究小组应邀参加欧洲空间局空间引力波探测联盟第一次会议，并公开介绍了中国空间引力波探测计划，该计划于2016年初由中国科学院正式启动，被简称为“太极计划”，目前“太极计划”已取得一些重要进展，并提出了一些关键技术问题。

在太空中形成激光干涉链路

“太极，由三颗绕太阳运行的卫星组成，呈规则的三角形排列，每颗相隔300万公里。”《太极计划》首席科学家、中国科学院院士吴岳良在接受《科学技术日报》记者采访时介绍说。其基本原理与使用激光干涉的LIGO相似。

ligo由两条长度为4公里、互相垂直的干涉臂组成，激光束沿著每个干涉臂传播，并由反射器反射，引力波的通过会造成干涉臂长度的微小变化，激光束的传播时间也会改变，产生所谓的干涉条纹。Ligo的任务正是测量这种极端微弱的变化。

相比之下，“太极”将在太空中，干扰手臂长度或卫星间距 300万公里。 LIGO的激光束需要在特殊构造的真空室中传播。 “太极”本身处于真空环境中，激光束直接在卫星之间传播。

吴岳良介绍，“太极”每颗卫星携带两套星间激光干涉测距系统。这样，三颗卫星就可以形成六个激光干涉链路，其中两颗干涉形成一个“V”型激光干涉链路。因此，可以同时进行三组重力波探测实验。

“对于引力波事件，‘太极’携带的六组激光可以同时探测，进行三次实验，相互独立验证，”太极计划的首席科学家、中国科学院院士胡文瑞表示。

太极计划的步骤

太极计划希望建立一个超精密的空间重力波测量系统，至少涉及28项关键技术，这比LIGO的要困难得多。

“在精确测量物理学方面，‘太极计划’要达到的许多指标是世界上最精确、最敏感的极限指标，”吴岳良告诉记者。

该计划将使用高精度激光干涉测距系统来测量距离为300万公里的引力波引起的皮米水平的距离变化。皮米是千分之一纳米。

为了实现高精度测量，“太极计划”将对卫星的稳定性提出非常高的要求，三颗卫星必须是超稳定、超静平台。此外，为了避免外力对重力波信号检测的干扰，卫星载荷必须处于自由悬挂状态，这就要求应用非牵引控制系统准确地感知外力的变化，同时还要使用0.1微公牛级的微推力器技术来平衡其他外力。

为逐步实现预期目标，《太极计划》提出了“三步”发展路线图，第一步，希望到2020年，太空引力波探测的技术能力逐步发展；第二步，希望在2023年推出“太极”关键技术双星验证星-太极探路器；第三步，2033年利用太极计划三星来为太极探路者积累技术。

高频引力波是检测的目标

既然地面上已经有重力波探测器，为什么还要去太空探测重力波呢？答案是：他们探测到的引力带是完全不同的。

”与电磁波类似，引力波也是宽频带信号，地面引力波探测器主要探测中高频段的引力波事件，频率带集中在10hezi和1000hz之间，空间引力波探测器主要针对0.1haohezi到1hz中低频引力波事件，吴岳良介绍道。

（文/科学新官·一C）

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