“天琴計劃”立新功:測出國內(nèi)最準(zhǔn)地月距離
本報記者 鄭 楊 通訊員 盧旖維
一個口徑1.2米的反射式望遠(yuǎn)鏡、一個工作溫度在零下200多攝氏度的多通道超導(dǎo)單光子探測器、一個高重頻短脈沖固體激光器、一個激光測距光學(xué)平臺——5月25日,經(jīng)濟日報記者在位于廣東珠海鳳凰山頂?shù)奶烨儆媱澕す鉁y距臺站內(nèi),看到了由上述部件組成可以測出地月距離的科技“利器”。
“中山大學(xué)天琴計劃激光測距臺站成功測得了月球表面上5組反射鏡的回波信號,測出國內(nèi)最準(zhǔn)的地月距離,且精度達(dá)到國際先進水平。這意味著,中國科學(xué)家攻克了地月激光測距技術(shù),至此,中國成為世界上第三個成功測得全部5個反射鏡的國家。”全國人大代表、中國科學(xué)院院士、我國空間引力波探測“天琴計劃”首席科學(xué)家羅俊接受采訪時說。
2014年3月,“天琴計劃”由羅俊院士提出“天琴”空間引力波探測計劃,旨在通過引力波探測進行天文學(xué)、宇宙學(xué)及基礎(chǔ)物理前沿研究。“天琴計劃”的基本方案是:于2035年前后,在約10萬公里高的地球軌道上,部署3顆全同衛(wèi)星,構(gòu)成邊長約為17萬公里的等邊三角形編隊,建成空間引力波探測天文臺,開展空間基礎(chǔ)科學(xué)前沿研究。
考慮到我國現(xiàn)有技術(shù)水平距離空間引力波探測實際需要,以及與國際前沿仍有較大差距,“天琴計劃”提出“0123”技術(shù)路線圖,以此來穩(wěn)步推動所需核心關(guān)鍵技術(shù)走向成熟。
其中,第“0”步是開展地月激光測距實驗,為天琴衛(wèi)星的高精度定軌提供技術(shù)支撐;第“1”步發(fā)射單顆衛(wèi)星,建立高精度空間慣性基準(zhǔn);第“2”步是發(fā)射兩顆衛(wèi)星,對長距離星間激光干涉測量技術(shù)開展在軌驗證;第“3”步是發(fā)射3顆衛(wèi)星構(gòu)成三角形編隊,為“天琴”開展引力波的空間探測。
天琴中心副主任、該項技術(shù)負(fù)責(zé)人葉賢基教授介紹,地月距離在38萬公里左右,地月激光測距是目前人類歷史上最遠(yuǎn)距離的激光測距實驗,也是目前地月距離測量精度最高的技術(shù)手段。
天琴中心工程師韓西達(dá)介紹,地月激光測距技術(shù)將為未來發(fā)射的天琴衛(wèi)星提供厘米級精確定位,使之能夠精準(zhǔn)進入指定軌道?;谔栜壍赖目臻g引力波探測方案,則因其衛(wèi)星距離地球超過5000萬公里,基本不太可能利用激光定位。
地月激光測距技術(shù)是一項綜合技術(shù),它涵蓋多個學(xué)科領(lǐng)域。通過與中國科學(xué)院云南天文臺合作,升級昆明的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)于2018年1月22日首次測出地月距離。這是中國人首次成功利用激光精確地測量地球距月球的距離,也使我國成為世界上第5個實現(xiàn)地月激光精確測量的國家。
隨后,“天琴”團隊啟動珠海測距臺站建設(shè)項目,于2019年6月首次測得地月距離,在隨后幾個月里,團隊測到了月面上所有的5面反射鏡,地月激光測距的技術(shù)穩(wěn)定性和成熟性進一步得到確認(rèn)。
羅俊院士表示,地月激光測距技術(shù)是天琴計劃“沿途下蛋”的成果之一。它對月球基礎(chǔ)科學(xué)研究、我國太空安全、空間碎片和深空目標(biāo)探測、太空科學(xué)實驗等多領(lǐng)域均具有重大應(yīng)用價值。“比如,長期地月距離觀測資料對于地月系統(tǒng)動力學(xué)等基礎(chǔ)研究具有重要價值。在太空安全方面,地星激光測距技術(shù)可以‘毫厘不差’鎖定空間碎片于深空目標(biāo),大幅提升空間安全。又比如,在空間科學(xué)方面,地星激光測距技術(shù)有助于打造‘太空實驗室’,推進我國空間科學(xué)發(fā)展。”羅俊院士說。
責(zé)任編輯:趙睿
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