昨日11時(shí)22分，太原衛(wèi)星發(fā)射中心，長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射中巴地球資源衛(wèi)星04A星等九顆衛(wèi)星。賀萌 攝
長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射9顆衛(wèi)星，其中“天琴一號(hào)”系“天琴”引力波探測(cè)計(jì)劃首顆技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星
12月20日11時(shí)22分，我國(guó)在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭成功發(fā)射中巴地球資源衛(wèi)星04A星。本次任務(wù)還同時(shí)搭載了中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化“南南合作”項(xiàng)目——贈(zèng)埃塞俄比亞微小衛(wèi)星以及“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星等8顆衛(wèi)星。“天琴一號(hào)”是我國(guó)“天琴”引力波探測(cè)計(jì)劃首顆技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星，開(kāi)啟了空間引力波探測(cè)技術(shù)探索計(jì)劃。
新京報(bào)訊 昨日11時(shí)22分，長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭成功將中巴地球資源衛(wèi)星04A星送入預(yù)定軌道，任務(wù)圓滿成功。據(jù)了解，此次任務(wù)還搭載發(fā)射了贈(zèng)埃塞俄比亞微小衛(wèi)星等8顆衛(wèi)星。
中國(guó)贈(zèng)送埃塞俄比亞遙感衛(wèi)星
贈(zèng)埃塞俄比亞微小衛(wèi)星由我國(guó)無(wú)償捐助，是埃塞俄比亞首顆人造地球衛(wèi)星，主要裝載多光譜寬幅相機(jī)，能夠獲取農(nóng)林水利、防災(zāi)減災(zāi)等領(lǐng)域多光譜遙感數(shù)據(jù)，支撐埃塞俄比亞開(kāi)展應(yīng)對(duì)氣候變化研究。
“天琴一號(hào)”是我國(guó)“天琴”引力波探測(cè)計(jì)劃首顆技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星。根據(jù)規(guī)劃，“天琴計(jì)劃”將在地球軌道上部署3顆衛(wèi)星，組成臂長(zhǎng)十幾萬(wàn)公里的等邊三角形編隊(duì)，構(gòu)成空間引力波探測(cè)“天文臺(tái)”。
中巴地球資源衛(wèi)星04A星可監(jiān)測(cè)亞馬孫雨林
中巴地球資源衛(wèi)星04A星是中國(guó)和巴西兩國(guó)合作研制的第6顆衛(wèi)星，將接替中巴地球資源衛(wèi)星04星獲取全球高、中、低分辨率光學(xué)遙感數(shù)據(jù)，為中巴兩國(guó)資源系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用拓展至全球高分辨率業(yè)務(wù)領(lǐng)域奠定基礎(chǔ)，為巴西政府實(shí)現(xiàn)對(duì)亞馬孫熱帶雨林及全國(guó)環(huán)境變化監(jiān)測(cè)等提供高技術(shù)手段。
中巴地球資源衛(wèi)星04A星共搭載了3臺(tái)光學(xué)載荷，包括中方負(fù)責(zé)研制的寬幅全色多光譜相機(jī)，巴方負(fù)責(zé)研制的多光譜相機(jī)、寬視場(chǎng)成像儀。
今年是中巴建交45周年，1988年中巴啟動(dòng)地球資源衛(wèi)星合作項(xiàng)目，開(kāi)創(chuàng)了發(fā)展中國(guó)家航天領(lǐng)域合作成功先例，被雙方國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人譽(yù)為高技術(shù)領(lǐng)域南南合作典范。
中巴地球資源衛(wèi)星04A星工程由國(guó)家航天局組織實(shí)施，衛(wèi)星系統(tǒng)由中國(guó)航天科技集團(tuán)有限公司中國(guó)空間技術(shù)研究院和巴西空間院共同研制；運(yùn)載火箭由中國(guó)航天科技集團(tuán)上海航天技術(shù)研究院研制；發(fā)射、測(cè)控由中國(guó)衛(wèi)星發(fā)射測(cè)控系統(tǒng)部負(fù)責(zé)組織實(shí)施，業(yè)務(wù)測(cè)控由中巴雙方輪流負(fù)責(zé)；中方地面應(yīng)用系統(tǒng)由中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心和中科院遙感與數(shù)字地球研究所負(fù)責(zé)，巴方地面應(yīng)用系統(tǒng)由巴西空間院負(fù)責(zé)。
亮點(diǎn)1
“天琴計(jì)劃”在太空搭建引力波探測(cè)“天文臺(tái)”
“天琴計(jì)劃”2014年由中山大學(xué)校長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院院士羅俊提出，以中國(guó)為主導(dǎo)的國(guó)際空間引力波探測(cè)計(jì)劃。“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星由航天科技集團(tuán)五院航天東方紅衛(wèi)星有限公司抓總研制，是空間引力波探測(cè)的探路者。
根據(jù)規(guī)劃，“天琴計(jì)劃”將在地球軌道上部署3顆衛(wèi)星，組成臂長(zhǎng)十幾萬(wàn)公里的等邊三角形編隊(duì)，構(gòu)成空間引力波探測(cè)“天文臺(tái)”。獲取的觀測(cè)數(shù)據(jù)將用于開(kāi)展引力波、宇宙學(xué)、天文學(xué)等方面的基礎(chǔ)科學(xué)研究。
1916年，愛(ài)因斯坦基于廣義相對(duì)論預(yù)言了引力波的存在。通俗來(lái)講，因?yàn)橘|(zhì)量的存在，物體邊界處會(huì)發(fā)生時(shí)空彎曲，引力波就是時(shí)空彎曲中的漣漪，對(duì)于研究宇宙的起源、發(fā)展、演變意義重大。
2016年初，美國(guó)LIGO地面引力波探測(cè)裝置首次直接探測(cè)到了引力波，找到了驗(yàn)證愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的最后一塊拼圖，掀起引力波探測(cè)研究的熱潮。三名參與LIGO項(xiàng)目的科學(xué)家因?yàn)閷?duì)引力波觀測(cè)的貢獻(xiàn)，榮獲了2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
在地面裝置探測(cè)引力波的同時(shí)，天琴計(jì)劃將在太空中伸出觸角，探尋引力波的信號(hào)。
據(jù)“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師張立華介紹，地面由于激光干涉測(cè)量臂長(zhǎng)的限制，只能探測(cè)到高頻引力波。要探測(cè)到更寬域的低頻引力波，只能上太空，形成長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬(wàn)公里到數(shù)百萬(wàn)公里的干涉臂長(zhǎng)。
根據(jù)規(guī)劃，“天琴計(jì)劃”將在地球軌道上部署3顆衛(wèi)星，組成臂長(zhǎng)十幾萬(wàn)公里的等邊三角形編隊(duì)，構(gòu)成空間引力波探測(cè)“天文臺(tái)”。
這個(gè)“天文臺(tái)”將通過(guò)激光干涉測(cè)距系統(tǒng)，精確測(cè)量衛(wèi)星內(nèi)部檢驗(yàn)質(zhì)量之間距離的微小變化，實(shí)現(xiàn)探測(cè)引力波的目的。獲取的觀測(cè)數(shù)據(jù)將用于開(kāi)展引力波、宇宙學(xué)、天文學(xué)等方面的基礎(chǔ)科學(xué)研究。
亮點(diǎn)2
“天琴計(jì)劃”數(shù)據(jù)有望提供給全世界科學(xué)家
在“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目中，我國(guó)首次采用國(guó)家、地方、高校、企業(yè)共同聯(lián)合研發(fā)的模式。
國(guó)家航天局為工程大總體管理單位，中山大學(xué)為用戶單位，航天東方紅衛(wèi)星有限公司為衛(wèi)星總體負(fù)責(zé)單位，試驗(yàn)載荷分別由中山大學(xué)、華中科技大學(xué)、五院等國(guó)內(nèi)有關(guān)單位研制。
張立華說(shuō)，空間引力波探測(cè)是世界性的難題，對(duì)航天器性能提出了極高要求。高校提出科學(xué)目標(biāo)、任務(wù)需求，承擔(dān)部分科學(xué)載荷的研制，航天工業(yè)部門(mén)完成衛(wèi)星研制，兩者結(jié)合。
作為“天琴一號(hào)”用戶單位，中山大學(xué)還負(fù)責(zé)了科學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行，在航天東方紅衛(wèi)星有限公司和各承制單位的支持下，完成衛(wèi)星的在軌試驗(yàn)任務(wù)協(xié)調(diào)與管控、數(shù)據(jù)接收、處理、存檔、分發(fā)和數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)定。
據(jù)“天琴一號(hào)”技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星總體主任設(shè)計(jì)師黎明介紹，未來(lái)天琴計(jì)劃的數(shù)據(jù)，有望提供給全世界科學(xué)家共同研究。
■ 釋疑
“天琴一號(hào)”如何人工營(yíng)造“純引力”環(huán)境？
空間引力波探測(cè)帶來(lái)了極大的技術(shù)挑戰(zhàn)，很多技術(shù)指標(biāo)高于現(xiàn)有水平數(shù)個(gè)量級(jí)。技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星將先行驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)，關(guān)鍵技術(shù)取得實(shí)質(zhì)性突破以后，再研制能探測(cè)到引力波的衛(wèi)星系統(tǒng)。
無(wú)拖曳控制，是“天琴一號(hào)”要重點(diǎn)攻克的難題。
所謂無(wú)拖曳控制，就是依靠微推進(jìn)系統(tǒng)在航天器上施加持續(xù)的推力，以此“抵消”航天器在軌道上受到的大氣、太陽(yáng)光壓等力，從而為衛(wèi)星內(nèi)部“自由懸浮”的檢驗(yàn)質(zhì)量，提供一個(gè)近乎“純引力”的飛行環(huán)境。
在此基礎(chǔ)上，一旦實(shí)現(xiàn)了通過(guò)激光干涉測(cè)距技術(shù)，精確檢測(cè)兩顆衛(wèi)星檢驗(yàn)質(zhì)量之間微弱的距離變化，衛(wèi)星就具備探測(cè)到引力波的能力。
張立華解釋，如果沒(méi)有其他力的作用，兩個(gè)在“純引力”作用下的檢驗(yàn)質(zhì)量之間距離是不變的。而在引力波的作用下，距離就會(huì)發(fā)生變化。但這是極其微小的變化，所以對(duì)探測(cè)精度要求非常高，激光干涉測(cè)距的精度要達(dá)到皮米級(jí)。這對(duì)航天器的很多性能都帶來(lái)了挑戰(zhàn)，例如極高的熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及星間指向的穩(wěn)定性等。
為實(shí)現(xiàn)無(wú)拖曳控制技術(shù)在軌驗(yàn)證，“天琴一號(hào)”配置了高精度慣性傳感器，和微牛級(jí)連續(xù)可調(diào)的冷氣微推進(jìn)系統(tǒng)，作為無(wú)拖曳控制系統(tǒng)的敏感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。同時(shí)，通過(guò)高穩(wěn)定溫度控制、精準(zhǔn)的質(zhì)心控制，為無(wú)拖曳控制提供良好的環(huán)境保障。
新京報(bào)記者 倪偉
