科闻天下浏览完毕

重新浏览
推荐科闻天下

中山大学天琴中心:六年两大步,谱写基础研究的创新速度

2022-04-19 10:12:55      点击:27    评论:0      来源:科技日报

“六年间,天琴计划‘0123’四个阶段中的前两个阶段,任务已经全部完成,而且取得了超预期成果。”中国科学院院士、中山大学天琴中心主任罗俊说,“六年里,天琴计划还吸引了一批一批国内外立志科研报国的青年人才,为中国自主空间引力波探测技术的攻关坐冷板凳、锐意进取。”

近日,成立于2016年4月的中山大学天琴中心迎来了六周年。六年里,他们走完了这项大科学计划的前两大步,大步快跑的背后是中山大学天琴团队敢于趟进科学无人区,面向基础科学前沿研究不懈奋斗之时不我待。

天琴团队提出了“0123”技术路线图

天琴计划是中国自主空间引力波探测计划,由罗俊院士于2014年3月正式提出。它在国际上首创地心、垂直黄道面的轨道方案,是 “中国方案”“中国智慧”。

根据天琴计划,将于2035年前后在约10万公里高的地球轨道上,部署三颗全同卫星构成一个边长约为17万公里的等边三角形星座,建成一个在太空中进行引力波探测的空间引力波天文台,开展引力波源探测。天琴计划有望回答事关自然和宇宙的根本问题,带来科学的革命,同时也带来我国空天技术的系统性创新。

为此,天琴团队提出了“0123”技术路线图,分阶段推动关键技术实现,其中第“0”步开展月球激光测距实验,为天琴卫星的高精度定轨提供技术支撑,第“1”步开展单星试验,对高精度空间惯性基准技术进行在轨试验验证,第“2”步开展双星试验,对星间激光干涉测量技术进行在轨试验验证,最后第“3”步发射天琴三星,进行引力波的空间探测和长期科学值守。

面对这个宏大的计划,天琴团队一直在以奔跑的速度前进。

沿途下蛋 硕果累累

2019年6月8日,珠海凤凰山顶,刚刚建成三个月的天琴计划激光测距台站传来好消息:成功获得月面发射器回波信号。天琴团队一鼓作气,到11月历史性地测到了月面上全部五个反射镜信号,使我国成为继美国、法国后世界上第三个成功测得全部五个月球反射镜的国家,实现了中国人30年测月的突破。

这是天琴计划的第“0”步,旨在解决未来三颗卫星的厘米级精确入轨问题,“但作用远远不止于此。”天琴中心教授叶贤基说。

月球激光测距技术,还可以处理很多太空事务。叶贤基说:“激光测距实现了远距离和高精度的目标,这项技术还可以应用于卫星探测、空间碎片定位、锁定深空目标、太空实验室建设等等。”

天琴速度仍在继续。相隔一个月,天琴计划的第“1”步迎来重大进展:2019年12月20日,搭载“天琴一号”卫星的长征四号乙运载火箭冲上云霄。

“这意味着中国酝酿近20年、正式提出5年多的天琴空间引力波探测计划,正式进入太空试验阶段。”罗俊说。

半年后的2020年5月,全国两会上,罗俊院士对外公布了 “天琴一号”的“成绩单”:所有技术指标全部优于任务要求,达到国内同类技术的最高水平,这些技术联合起来实现了高精度惯性基准建立的任务目标。

2022年3月,“天琴一号”卫星再次传来喜讯——在轨运行期间获得了全球重力场数据。

这是我国首次使用国产自主卫星测得全球重力场数据。此前该项技术一直为美国和德国所垄断,“天琴一号”使得我国成为世界上第三个有能力自主探测全球重力场的国家。

中山大学测绘学院教授钟敏告诉记者:“地球重力场数据对国计民生具有重大战略意义,能服务于大地测量、地球物理、油气资源勘探、防灾减灾、国防安全等领域。”

这种基础研究同步带动关键技术突破和应用的模式,被天琴团队形象地称为——“沿途下蛋”。“一方面分阶段推动我国空间引力波探测关键技术走向成熟,并最终实现目标。”天琴中心常务副主任涂良成教授说,“另一方面各步骤任务有自己的科学产出或重大应用,服务国家国防安全、资源勘探和经济发展等。”

天琴计划第“2”步已立项

“六年两大步”速度背后,是罗俊团队30多年在引力物理研究领域的持续耕耘。他们的成功密码是什么?

“归根结底是中国的发展,是党和国家对基础研究创新的持续支持!”罗俊说,高水平科技自立自强越来越成为广泛社会共识,从国家到多个部委、从广东省、珠海市等地方到东方红卫星公司等企业,无不以强烈的使命感、责任感在推动中国自主空间引力波探测计划的实施。同时,中山大学作为高校牵头这样的基础研究创新项目,又具备人才、学科和历史积淀等多方面不可替代的优势。

据了解,20世纪70年代,中山大学引力物理研究室已经建设了常温共振型引力波天线,测量灵敏度被认为是当时国际同类引力波天线的最高水平之一。

今天,天琴计划团队已经汇集中山大学和华中科技大学等单位的优势力量,整合多个省部级研究基地和平台,形成一支由院士领衔500余人的科研团队,吸引国内20多个单位加入“天琴朋友圈”,与8个国家和地区的科学家签订合作协议。

“我们心中一直有一个梦,希望中国的引力波研究有一天可以做出世界级影响的成就。这个梦从20世纪80年代做到现在,部分梦想已经成为现实。我们还在不停地追梦,天琴计划的第‘2’步已经立项,我们充满信心。”罗俊说。

关键词: