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        中山大學(xué)發(fā)布天琴計(jì)劃 將發(fā)射衛(wèi)星探測引力波

        2016年02月22日 09:32:39  來源:信息時報(bào)
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          昨日,中山大學(xué)舉行“天琴計(jì)劃”推進(jìn)實(shí)施研討會。引力波被發(fā)現(xiàn)后為何中大仍要實(shí)施該計(jì)劃?據(jù)悉,“天琴計(jì)劃”發(fā)射三顆衛(wèi)星在地球軌道上探測引力波,覆蓋范圍更大,探測到更多波段的不同現(xiàn)象。目前,國內(nèi)已有十多個大學(xué)和研究院所參與其中,該項(xiàng)目也將成為中方牽頭的國際合作項(xiàng)目。中大校長羅俊表示,“天琴計(jì)劃”難度比當(dāng)年的阿波羅登月計(jì)劃還大。

          啟動:珠海市投3億元用于基礎(chǔ)建設(shè)

          “天琴計(jì)劃”由中山大學(xué)校長、中國科學(xué)院院士羅俊教授團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜。其出發(fā)點(diǎn)是切實(shí)根據(jù)我國的技術(shù)能力實(shí)際和未來幾十年的發(fā)展前景,提出我國自主開展空間引力波探測的可行方案。

          2015年1月在接棒中大校長之前,羅俊一直在華中科技大學(xué)從事物理學(xué)研究,其引力實(shí)驗(yàn)室也被外國專家稱為“世界的引力中心”,并完成了“天琴計(jì)劃”的一些關(guān)鍵技術(shù)的儲備。例如,星間激光測距技術(shù),就是在兩顆星之間用激光干涉的方法精確測量距離,同時還積累了10多年的慣性傳感器技術(shù),曾在2006年搭載衛(wèi)星進(jìn)行試驗(yàn),2013年第二次衛(wèi)星搭載。

          據(jù)介紹,天琴計(jì)劃預(yù)期通過5年時間的發(fā)展,凝聚100人以上的科研隊(duì)伍,同時積極向國家申請建立“天琴計(jì)劃國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目”。預(yù)期建成以后可以使中山大學(xué)成為我國空間引力科學(xué)最重要研究中心。

          天琴計(jì)劃綜合設(shè)施的第一期工程包括3萬平方米的天琴綜合研究大樓、1萬平方米的山洞超靜實(shí)驗(yàn)室、位于鳳凰山山頂?shù)?千平方米教學(xué)、科研、科普多功能觀測站。目前珠海市政府已投入約3億元經(jīng)費(fèi)啟動天琴計(jì)劃基礎(chǔ)建設(shè),主要負(fù)責(zé)山洞實(shí)驗(yàn)室的挖掘、多功能觀測站的站址土地平整和上山道路的修建。綜合研究大樓、山洞超靜實(shí)驗(yàn)室的潔凈實(shí)驗(yàn)室工程、多功能觀測站的基建工程以及各種儀器設(shè)備將另外尋求資金渠道支持。

          未來:將成中方牽頭的國際合作項(xiàng)目

          據(jù)悉,“天琴計(jì)劃”還是一個國際合作項(xiàng)目,將成為中方牽頭的國際合作項(xiàng)目。目前,LISA計(jì)劃課題組的幾位核心成員非常愿意開展合作,來自德國、意大利、法國的頂尖教授也希望成為合作者或者顧問,俄羅斯莫斯科大學(xué)幾名教授已經(jīng)參與合作。

          中大校方表示,“天琴計(jì)劃”用15年~20年的時間發(fā)射衛(wèi)星上天,實(shí)施時間比較長,因此需要各方有足夠的耐心。國外的“LISA計(jì)劃”也預(yù)計(jì)于2034年發(fā)射衛(wèi)星升空,兩個計(jì)劃在時間上接近。天琴的實(shí)驗(yàn)技術(shù)方案會在未來的研究中進(jìn)一步優(yōu)化,以實(shí)現(xiàn)其科學(xué)價值最大化。

          “天琴計(jì)劃”四個階段

          0顆星 - 為了滿足天琴衛(wèi)星對入軌精度的要求,天琴計(jì)劃將首先發(fā)展月球和深空衛(wèi)星激光測距技術(shù),幫助實(shí)現(xiàn)對天琴衛(wèi)星毫米級的定軌精度;

          1顆星 - 空間等效原理檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn):利用一顆衛(wèi)星在約700公里的軌道高度上將等效原理的檢驗(yàn)提升到10-16水平;

          2顆星 - 下一代重力衛(wèi)星實(shí)驗(yàn):利用兩顆衛(wèi)星在約400公里的軌道高度上、借助激光測距對全球重力場進(jìn)行高精度測繪;

          3顆星 - 天琴空間引力波探測實(shí)驗(yàn):探測引力波。

          “天琴計(jì)劃”實(shí)施方案時間表

          (一)2016~2020年:完成月球/深空衛(wèi)星激光測距、空間等效原理檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)和下一代重力衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)所需關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)。

          (二)2021~2025年:完成空間等效原理檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)和下一代重力衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)工程樣機(jī),并成功發(fā)射下一代重力衛(wèi)星和空間等效原理實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。

          (三)2026~2030年:完成空間引力波探測關(guān)鍵技術(shù),完成衛(wèi)星載荷工程樣機(jī)。

          (四)2031~2035年:進(jìn)行衛(wèi)星系統(tǒng)整機(jī)聯(lián)調(diào)測試、系統(tǒng)組裝,發(fā)射空間引力波探測衛(wèi)星。

          焦點(diǎn)一:“天琴計(jì)劃”與LISA有什么不同?

          根據(jù)計(jì)劃,天琴將像LISA一樣,采用三顆全同的衛(wèi)星構(gòu)成一個等邊三角形陣列,每顆衛(wèi)星內(nèi)部都包含一個或兩個極其小心懸浮起來的檢驗(yàn)質(zhì)量。三顆衛(wèi)星在太空中的分列圖類似樂器豎琴,故命名為“天琴計(jì)劃”。

          與LISA或eLISA不同的是,天琴的衛(wèi)星將在以地球?yàn)橹行摹⒏叨燃s10萬公里的軌道上運(yùn)行,針對確定的引力波源進(jìn)行探測。這樣的選擇能夠避免測到引力波信號卻無法確定引力波源的問題,而且有望幫助節(jié)約大量衛(wèi)星發(fā)射方面成本。

          焦點(diǎn)二:發(fā)現(xiàn)引力波還要繼續(xù)“天琴計(jì)劃”嗎?

          美國科學(xué)家不久前發(fā)現(xiàn)引力波,“天琴計(jì)劃”還有必要進(jìn)行嗎?記者了解到,美國LIGO的探測裝置中激光裝置為4公里,但這只是對進(jìn)入地球的引力波進(jìn)行探測,超出地球范圍的引力波探測不到,這也是“天琴計(jì)劃”實(shí)施的必要性之一。因?yàn)椤疤烨儆?jì)劃”發(fā)射衛(wèi)星,在地球軌道上探測,可以覆蓋更大范圍,從而探測到更多波段的不同現(xiàn)象,也就能探出更多的現(xiàn)象。

          “天琴計(jì)劃”相比其他探測方案,針對特定的引力波源,可通過天文觀測,也就是說“天琴計(jì)劃”探測到引力波可以同時進(jìn)行其他天文觀測,這增加了探測的準(zhǔn)確性。

          此外,“天琴計(jì)劃”取地球軌道,降低項(xiàng)目的難度,計(jì)劃分四步實(shí)施,每步均有明確的科學(xué)目標(biāo),同時是下一步的科學(xué)驗(yàn)證,逐步完成技術(shù)驗(yàn)證!半y度比當(dāng)年的阿波羅登月計(jì)劃還大。”羅俊說。

          焦點(diǎn)三:“天琴計(jì)劃”有什么科學(xué)價值?

          引力波有望為人類描繪一幅全新的宇宙圖像,有望對天文學(xué)和宇宙學(xué)帶來深遠(yuǎn)的影響。引力波的實(shí)驗(yàn)探測有助于在極端條件下研究引力理論、研究劇烈的天體物理過程和極端致密天體的物質(zhì)特性、探索超大質(zhì)量黑洞和星系的形成、甚至提供有關(guān)極早期宇宙和量子引力的部分信息等。

          據(jù)悉,“天琴計(jì)劃”不僅僅是基礎(chǔ)研究,發(fā)展起來的關(guān)鍵技術(shù)可用于很多領(lǐng)域,如精確測量地球重力場,使人類更加深刻地了解地球、水資源和礦產(chǎn)資源的分布和變化。又如精確測量距離,大到兩顆衛(wèi)星之間的距離,小到一個原子尺度的變化,都可以精確測算出來。

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          信息時報(bào)訊 (記者 韋英哲) 中山大學(xué)珠海校區(qū)建設(shè)又有大動作!記者昨日從中大獲悉,該校將在珠海校區(qū)新建28棟“海濱紅樓”,包括學(xué)院行政及教師工作用房和公共教學(xué)實(shí)驗(yàn)用房兩部分,預(yù)計(jì)今年六七月份陸續(xù)投入使用。

          據(jù)介紹,2016年秋季將有多個新成立學(xué)院落戶中大珠海校區(qū),屆時將有400多名新引進(jìn)的教師進(jìn)駐校區(qū)。但校區(qū)擬新建的辦公、教學(xué)和實(shí)驗(yàn)場地要到2018年以后才能投入使用。為此,校方?jīng)Q定在荔園14號樓以西至沕水邊地塊建設(shè)臨時建筑,取名“海濱紅樓”,用于新進(jìn)駐學(xué)院的行政辦公、教師辦公及實(shí)驗(yàn)教學(xué),預(yù)計(jì)在今年六七月份陸續(xù)投入使用。

          該項(xiàng)目總建筑面積22155.8平方米,共建28棟建筑。其中,學(xué)院行政及教師工作用房共18棟,均為兩層,每個學(xué)院配置行政辦公用房、教師工作用房各一棟;公共教學(xué)實(shí)驗(yàn)用房共10棟,均為單層,包括生物、化學(xué)、地學(xué)、物理及計(jì)算機(jī)公共教學(xué)實(shí)驗(yàn)室等。

        [責(zé)任編輯:郭曉康]