中國啟動「太極計劃」在太空探測重力波　預期2033年發射三顆衛星

中國科學院大學常務副校長、空間重力波探測項目「太極計劃」首席科學家吳岳良院士近日公布，該計劃將在2020年到2025年發射「太極探路者號」試驗雙星系統。完成技術驗證後，預期在2033年發射三顆衛星，組成邊長300萬公里的等邊三角形，在地球繞日軌道發射入軌後繞日運行，彼此形成6路干涉鐳射，從而探測重力波。
據《澎湃新聞》5月23日報道，官方稱太極計劃得名原因如下：太極在道家文化中是宇宙的起源，而雙黑洞併合的情景頗合太極之象。

2016年，美國「鐳射干涉儀重力波觀測站」（簡稱LIGO）公布，成功探測到雙黑洞併合產生的重力波，領導LIGO的三位美國物理學家也因而獲頒2017年諾貝爾獎。重力波是愛因斯坦廣義相對論中的重要推論。時間和空間在品質面前扭曲，時空在伸展和壓縮的過程中，會產生振動傳播開來，這些振動就是重力波。

地面探測受制於地球雜訊影響

LIGO的本質是兩臂等長4公里的L型真空管，重力波經過會微小地扭曲真空管中的時空，使兩臂各自發射的鐳射出現光程差。不過，受到空間距離限制和地球雜訊影響，地面鐳射干涉儀無法探測低於10赫茲的重力波，能研究的目標主要是小黑洞併合，且併合過程短暫，波源位置不易確定。

相比之下，太極計劃之類空間鐳射干涉衛星系統邊長數百萬公里，相當於一個放大了幾十萬倍的LIGO。太極計劃將有助科學家解答各項科學問題，例如宇宙中第一代種子黑洞是否由暗物質形成，又是如何成長為大品質和超大品質黑洞。同時，科學家能借此研究重力波的極化，探索重力的本質。

吳岳良指出，太極計劃在太陽軌道上運行，一是可避開地球重力梯度雜訊的影響；二是衛星組平面與黃道面成60度夾角，使衛星始終面對太陽，保持熱輻射的穩定性，有助探測器溫度變化控制在百萬分之一以內。

歐洲「LISA探路者號」已於2015年底升空

另一邊廂， 歐洲空間局（ESA）主導「鐳射干涉太空天線」（LISA）項目。其單顆技術驗證衛星「LISA探路者號」已於2015年年底發射升空， 降噪精度超過了目標準確度5倍。LISA預期在2021年完成關鍵技術研究，有可能在2030年左右發射衛星。

吳岳良對此表示，中科院始終保持著兩條路線，在參與LISA每一次合作會議的同時，堅持探索自主的重力波空間探測計畫。他認為太極計劃幾乎覆蓋LISA的重力波探測頻段，且在中等品質雙黑洞系統對應頻段上，比LISA具有更高的探測靈敏度。