国外的引力波探测器包括：臂长4千米的两个LIGO探测器，位于意大利比萨附近，臂长为 3千米的VIRGO；德国汉诺威臂长为600米的GEO，日本东京国家天文台臂长为300米的TAMA300等，还有建设进行中的欧洲空间引力波项目eLISA，日本的地下干涉仪KAGRA，等等；LIGO的第三个探测器在印度的建设也得到批准。

那中国有没有什么引力波探测的计划呢？

实际上，早在20世纪70年代，著名物理学家周培源教授发表文章指出要重视基础物理研究，要在中国开拓关于引力波的探索。从北京到广州的科学家们积极行动了起来。中山大学引力物理研究室建设了引力波探测器，其测量灵敏度也位处国际同类探测棒水平前列。1979年7月，中山大学的陈嘉言教授在第二届格拉斯曼广义相对论国际会议上作了报告，介绍中国的引力波探测工作的进展，得到了国际同行的由衷认可。

1980年代末，曾经活跃在引力波探测领域的专家或退休、或转行，该领域逐渐被放弃，近乎空白了十多年。

直到2008年，在中科院力学所国家微重力实验室胡文瑞院士的推动下，中科院多个研究所及院外科研单位共同成立了科学院空间引力波探测工作组，开始探索中国空间引力波探测的可行性。这一项目被列入中科院空间科学2050年规划。

目前，我国主要有三个大型的引力波研究计划：一、由中山大学领衔的“天琴计划”，该概念是2014年3月提出，主要科学目标是从太空直接探测爱因斯坦广义相对论预言的引力波以及精确测定后牛顿参数。整个计划约需要20年，投资约150亿元。二、由中科院高能物理研究所主导的“阿里实验计划”，目标是在地面探测原初引力波。2月16日，中国科学院举行了“空间引力波探测与研究”媒体见面会，并宣布了 “空间太极计划”。在一一了解这些计划之前，还是来简单看一下为什么需要不同的引力波探测器，就从引力波的四种不同频率说起。

引力波的四种频率

首先，频率最低的引力波当属原初引力波。由于原初引力波源于宇宙诞生之初产生的时空涟漪，波长（波峰与波峰之间的长度）相当于宇宙的尺度，对应的频率也就很低。所以只能通过对宇宙大爆炸后遗留的光子场信号（宇宙微波背景辐射）来寻找原始引力波的信号。“阿里实验计划”的目标便是探测原初引力波。

其次是频率在百万分之一到亿分之一赫兹的引力波，引力波源可能是超大质量黑洞的并合。探测手段通常是利用宇宙中的“钟”，将单个脉冲星当成是一个精准的时钟，我们可以期待着它们安安稳稳地定期发出脉冲，可是如果脉冲星的脉冲在向我们传播的过程中，遭遇到引力波的干扰，那么脉冲滴答滴答的信号就会偏离你期待中的理想信号。利用毫秒脉冲星作为校准光源，再基于地面上的大型地面射电望远镜作为探测器来观测大质量黑洞并合时发出的引力波。

再次是十万分之一到几赫兹，引力波源可能是质量更小一些的大质量黑洞并合过程的后期，银河系内的白矮双星等。探测的手段是宇宙卫星阵列，例如欧洲的光学干涉空间阵列（LISA）、中国的“天琴计划”、“太极计划”。

最后是几十到几千赫兹，引力波源可能是中子星、恒星级黑洞等致密天体组成的双星系统、超新星爆炸等。探测手段是地面上的激光干涉引力波探测方式，例如这次立功的LIGO。

现在你们应该知道了“阿里实验计划”、“天琴计划”和“太极计划”关注的引力波频率范围了吧？

探测高频和低频的引力波，各有什么优势呢？中山大学校长、中国科学院院士罗俊接受新华社、南都采访时说，“低频与高频的区别就是大家看到宇宙不同的物理现象和物理进程。不同的频段是不同的窗口，不同的频段没有先进落后之分，就如同你推开不同的窗看到不同的风景，不同频段的引力波探测将看到不同的天文事件。低频引力波反映出来的东西更多元更丰富。高频引力波则大多是宇宙中更极端的事件。而高频引力波是大质量的天体非常剧烈运动才能产生，通常只有中子星或黑洞等天体相撞。然而，宇宙中更多的天文事件不是这种极端事件。往往是两个星相隔较远绕行，持续长时间运动。当然，LIGO的引力波探测发现是人类第一次直接观测到引力波，意义非常重大。”

天琴计划

“天琴计划”和欧洲的LISA都是空间引力波探测，有何区别呢？同样引用中山大学校长、中国科学院院士罗俊接受新华社、南都采访时的回答，“在目前讨论的初步概念中，天琴将像LISA一样，采用三颗全同的卫星构成一个等边三角形阵列，每颗卫星内部都包含一个或两个极其小心悬浮起来的检验质量。卫星上将安装推力可精细调节的微牛级推进器，实时调节卫星的运动姿态，使检验质量始终保持与周围的保护容器互不接触的状态。这样检验质量将只在引力的作用下运动，而来自太阳风或太阳光压等细微的非引力扰动将被卫星外壳屏蔽掉。高精度的激光干涉测距技术将被用来记录由引力波引起的、不同卫星上检验质量之间的细微距离变化，从而获得有关引力波的信息。与LISA或eLISA不同的是，天琴的卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行探测。这样能避免测到引力波信号却无法确定引力波源的问题，且有望帮助节约大量卫星发射方面成本。天琴实验技术方案会在未来的研究中进一步优化，以实现其科学价值最大化。”

根据目前的设想，”天琴计划“主要将分四阶段实施：第一阶段完成月球/卫星激光测距系统、大型激光陀螺仪等天琴计划地面辅助设施；第二阶段完成无拖曳控制、星载激光干涉仪等关键技术验证，以及空间等效原理实验检验；第三阶段完成高精度惯性传感、星间激光测距等关键技术验证，以及全球重力场测量；第四阶段完成所有空间引力波探测所需的关键技术，发射三颗地球高轨卫星进行引力波探测。

天琴项目还处于起步阶段，势必面临着诸多挑战。但挑战意味着机遇，相信天琴空间计划的顺利开展，将推动面临挑战的这些领域向前进步，当然也让中国的引力波探索更上一层楼。

阿里实验计划

“阿里实验计划”，顾名思义，引力波观测站的建设地点计划在阿里地区。阿里实验计划负责人、中科院高能所研究员张新民介绍，原初引力波太微弱，所以要选各种干扰尽量少的区域。“目前，根据大气透射率，科学家在全球共选出了4个最佳观测点，南半球是南极和智利阿塔卡马沙漠，而北半球则在格陵兰岛和我国西藏阿里。”他分析，阿塔卡马沙漠和阿里都处于中纬度，扫过的天区面积比高纬度地区要大很多，未来阿里将成为北半球天区第一个地面观测点，开启北天区原初引力波观测的新窗口，与南半球相呼应。

空间太极计划

据悉，经过几年的努力，目前已形成了一支以中国科学院科研人员为主，胡文瑞院士、吴岳良院士为首席科学家的空间太极（Taiji）计划工作组。胡文瑞院士说，“如果说引力波是一场宇宙交响曲，那么美国LIGO（激光干涉引力波天文台）的成果只是一个序曲，但主乐章在空间探测领域，将解答更多重大学术问题。”他解释道，“‘太极计划’的主要科学目标是观测双黑洞并合和极大质量比天体并合时产生的引力波辐射，以及其它的宇宙引力波辐射过程。”

按照“太极计划”，我国将于2030年前后发射由位于等边三角形顶端三颗卫星组成的引力波探测星组，用激光干涉方法进行中低频波段（1x10-4-1.0 Hz）引力波的直接探测。

这不禁让人想到，“天琴计划”也是发送三颗地球高轨卫星进行引力波探测。究竟“天琴计划”的3颗卫星和“太极计划”的3颗卫星是不是一样的呢？据悉，它们不是同一个计划，中山大学校长罗俊接受媒体采访时说，“太极更像LISA，它是绕着太阳转。天琴的卫星是绕着地球转。”我想朋友们肯定希望知道它们更多的异同点，关注的科学目标是否有互补。

究竟中国的引力波探测进展如何，我们将拭目以待。正如罗俊所说，“通过引力波探测可以了解宇宙过去、现在发生什么。这是了解宇宙的新的窗口与通道。它的意义非常重大。中国应该有一席之地，有自己的引力波探测，也应该有引力波天文台。不管国外是否探测到，我们都要做引力波探测。”最后以胡文瑞院士接受媒体采访时的话——“以基础科学研究为牵引，我国在空间科学研究、高端空间技术和科学卫星的整体水平上将会有一个质的飞跃”收尾，也祝福中国的引力波探测计划能智慧顺利地开展。

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