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2017-06-22 16:46 |
为了探测引力波，欧空局决定发射个探测器
据英国广播公司（BBC）网站报道，近日，欧洲空间局（ESA）刚刚批准了欧洲旨在探测引力波的“LISA”探测器计划，如果该计划后续工作一切顺利，那么预计其将在2030年代发射升空。该探测项目的基本设计思路是采用三颗完全相同的探测器，在相隔250万公里的距离上相互发射和反射激光，并进行极高精度的测量。 (^W}uDPCB
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通过对光束进行极高精度的测量，研究人员希望该项目能够探测到遥远宇宙中发生的灾难性事件，比如大质量黑洞合并时产生的引力波信号。 2@bOy~ $A
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此前，美国境内的地面设施LIGO已经正式探测到三次引力波信号，最近的一次是在今年，该信号据信是一个质量约为太阳质量20~30倍的黑洞合并事件产生的。 GI{EP& C
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而通过将探测器搬到太空里，科学家们认为他们将能够探测到远达整个可观测宇宙范围内，质量比LIGO探测到的事件天体大数百万倍的引力波辐射源，并探查它们的活动情况。 I+Fy)=DO9
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而这将极大增加我们对于引力本质及其作用机制的理解，甚至有可能找出迄今为止似乎仍然无懈可击的爱因斯坦相对论体系中可能存在的瑕疵或不完善之处。 a)W|gx6Y
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欧空局科学主管阿尔瓦罗·吉门内斯-卡尼特教授表示：“将会发现什么？我们完全无法预料。但或许我们可以藉此逐渐逼近那条分隔了相对论和量子力学的界线。” r3x;lICx-
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欧空局科学项目委员会（SPC）近日在西班牙马德里召开的会议上正式决定将探测引力波的LISA空间探测器项目确定为该机构近期内重点发展的所谓“旗舰项目”。这位工业界确定最适合的工程实现方案铺平了道路。而一旦欧空局的各个成员国代表们向各自国内做完汇报，并在各国之间就经费分担和研制任务分工等方面达成一致意见之后，欧空局科学项目委员会就能再次召开会议并让项目正式启动。 &M5v EPR
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从这一刻开始，LISA项目才算是正式开始启动，相关硬件设备也将同步开始制造出来。当然由于欧洲的特殊性，在此期间可能仍然需要花费精力去协调解决的问题之一便是各国在该项目中的角色和贡献大小问题。 (su7*$wV
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在此之前，该项目曾经是美国和欧洲之间的合作项目，按照当时双方的约定，美欧将各自承担大约50%的费用和研制任务。但是到了2011年，出于经费方面的考量，美国方面宣布将无法继续参与项目，于是欧洲被迫只能独自将该计划继续下去。 RCfeIHL
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欧洲方面在美国退出之后继续开展项目可行性分析并在去年发射了一艘技术验证飞船，目的是对LISA项目涉及的一些关键技术进行实验验证。 Ngx2N<$<*g
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然而，随着设在美国华盛顿州和路易斯安纳州境内的“先进LIGO实验”证明了探测引力波的可行性，美国人又开始急切的想要再次回来，并从欧洲人的项目里分一杯羹。不过由于此前被美国人抛弃的痛苦经历已经让欧空局立下了规矩，以后任何的国际合作都不允许让对方承担的部分超过20%，以防止再次出现合作伙伴撒手不管，弄的欧洲措手不及的情况。不过，欧洲方面也提出，这个问题上欧洲仍然可以采取灵活立场，但前提条件是欧洲方面认为美国方面的参与的确能够让该项目的实施更为可行。 ~I N g9|
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阿尔瓦罗表示：“20%的限制并非那么刚性的，或许是15%，或许是30%，这并不重要。真正重要的是必须保证欧洲的项目领导地位。这是我们的旗舰项目之一，因此你必须保证项目实施中的主导权。之前五五开的安排，其问题就在于没有任何一方拥有项目的领导权，也因此没有任何一方能够对项目最终的成败承担任何责任。” [ BdRx`
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探测引力波是一项难以置信的技术奇迹。即便大质量黑洞之间的合并过程极为剧烈，但是在如此远的距离上，其对时空的扰动效应仍然是极其微小的。LISA探测器要想开展引力波探测，那么它对光束长度的测量精度必须达到皮米级（1皮米相当于1万亿分之一米）。而且别忘了，在进行这样高精度测量的同时还必须保持三颗卫星之前的组合飞行，并且这三颗卫星相互之间的距离超过地月距离的6倍以上。 9q 0s
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令人感到惊奇的是，尽管听上去似乎有些类似天方夜谭，但是此前用于从技术上对LISA项目进行验证的“LISA探路者”（LISA Pathfinder）飞行器已经取得了成功，从而为LISA项目的正式开展奠定了坚实的基础。 #SHJ0+)o
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另外，在同一场会议上，SPC委员会还正式确定了一项名为“柏拉图”（PLATO）的行星搜寻计划。这一项目最早是在2014年被选中的，这也让我们能够一窥从项目入选到得到正式放行的绿灯信号这两者之间大约要间隔多长的时间。按照目前的计划，柏拉图项目将在2026年发射升空。 8Mtd}{Fw*
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至于LISA，目前宣布的发射时间是在2034年。当然考虑到当前国际上对于引力波研究的热门程度，相关方面预计会持续作出努力，希望能够让发射时间进一步提前。 ;fV"5H)U\
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对于这一问题，阿尔瓦罗表示：“时间上当然不可能太早，即便经费充足也是这样。因为这事关技术上的成熟度与可靠性。要想研制如此复杂的设备，我们需要一定的时间。我想2030年已经是最快的可能性了，这还必须是在我们在此期间一直能够确保经费充足，并且研制过程一帆风顺的情况下才能实现。”
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