太极二号是空间引力波探测“太极计划” 的第二步。太极二号的主要目标是力争国际 首次在空间中探测到中低频段的引力波信号, 同时对太极三号的所有关键技术进行全面的 在轨验证。力学所在太极二号卫星任务中主 要负责科学干涉仪系统、微推进系统的抓总 研制,同时还参与到星间链路建立与维持系 统、引力参考传感器系统、无拖曳控制系统、 一级数据处理等任务中。
太极二号于 2022 年 4 月通过了《太极二 号卫星工程科学目标与有效载荷配置方案报 告》和《太极二号卫星工程项目初步技术指 标与使用要求报告》的评审。太极二号计划 于 2025 年左右发射三颗日心轨道的卫星,在 空间组成边长为三百万公里的正三角形编队, 对超大质量黑洞并合的引力波信号进行探测。
目前太极二号关键技术攻关任务已完成结题 验收,并以“优异”的成绩通过了《实施绩 效报告》的评审。力学所引力波实验中心的 全体成员,在此次攻关中抓总了科学干涉仪 系统、冷气微推进系统的工程样机研制、地 面测试及现场实验验收工作。其中科学干涉 仪系统的技术成熟度评估达到 5 级,冷气微 推进系统的技术成熟度评估达到了6至7级。
图 1 科学干涉仪工程样机(上一)与冷气微推工程样机(下二)
太极二号科学干涉仪工程样机地面测试 结果达到了 0.7-5pm/Hz1/2(@0 .01-1Hz) 的测距精度,并且世界上首次完成空间引力 波探测双平台激光干涉的地面模拟实验。冷气微推进系统地面测试结果达到 0.03-0.1
μN/Hz1/2,为世界领先水平,并且飞行样 机已通过空间新技术试验卫星搭载升空。
力学所引力波实验中心, 在“所长基金” 的支持下,针对太极二号关键技术攻关的需 求,在星间链路建立与维持技术、引力参考 传感器系统方面,积极开展自主研究,也取 得了突破性的进展。依托力学所怀柔交叉平 台“皮米精度激光干涉平台”,引力波实验 中心完成了国际首次空间引力波探测星间激 光捕获跟瞄地面实验验证;并且研制了力学 所全自主知识产权的引力参考传感器及其地 面测试扭秤系统。
太极二号目前正紧张地开展转入工程研 制阶段的准备工作,引力波实验中心将继续 秉承“不忘初心、牢记使命”的要求,积极 开展技术攻关,进一步提升载荷成熟度和可 靠性,争取在太极二号工程研制阶段承担更多的重大任务,为我国在空间引力波探测领 域取得率先突破贡献力学所的力量。
罗子人,中科院微重力重点实验室,研究员,主要研究方向为:空间引力波探测。