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“魔镜”上“鹊桥” 中山大学牵头研制激光角反射器

2018-05-24 10:15
激光之家
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中山大学牵头研制激光角反射器,此科研成果搭载在“鹊桥”号中继卫星上。图为特聘副研究员刘祺展示科研成果。记者 董天健 摄

我国成功发射世界首颗运行在地月第二拉格朗日L2点的通信卫星——嫦娥四号“鹊桥”号中继卫星,引起全球关注。23日笔者从中山大学了解到,这颗卫星携带了由中国科学院院士、中大校长罗俊团队研制的激光角反射器,并计划明年初进行人类首次超过地月距离的纯反射式激光测距实验,迈出引力波探测“天琴计划”的实操第一步。

3年研发激光角反射器

5月21日早5时28分,“鹊桥”号中继卫星成功发射升空,将为今年底嫦娥四号月球背面软着陆探测器提供月地间的中继通信。

“经过三年多时间的研发,激光角反射器终于成功升空了。”在西昌卫星发射中心见证火箭发射过程的中大天琴引力物理研究中心副研究员刘祺激动地说,早在2015年,中大开始布局研制激光角反射器,进行激光测距试验。

笔者在中大天琴引力物理研究中心看到,激光角反射器就像一面“魔镜”,由三片精密加工的镜片组成,通过特殊的工艺粘接而成,有效口径达到170mm,粘接误差需要控制在百万分之二弧度以内,以配合地面大口径望远镜进行地球和中继星之间的激光测距。

“通过这面‘魔镜’的三片镜片的反射,来自地面测距台站的激光束将原路返回发射点。”中山大学天琴引力物理研究中心教授叶贤基介绍,今年1月团队与云南天文台合作实现了地月之间激光测距,约38万千米。明年初测试中继卫星与地球之间的距离,约45万千米,将实现人类首次超过地月距离的纯反射式激光测距实验。

由中山大学叶贤基教授牵头的研制激光角反射器团队。记者 董天健 摄

中山大学牵头研制的激光角反射器,此科研成果搭载在嫦娥4号“鹊桥”上天。记者 董天健 摄

“天琴计划”探测引力波

为何进行超过地月距离的激光测距实验?叶贤基说,这是“天琴计划”实施路线图“0123计划”中的第一步,即“0”计划中的一部分,目的是发展月球和深空卫星激光测距技术,为后期天琴卫星的精密定轨提供技术验证和储备。

早在2013年,罗俊团队探讨并提出“天琴计划”,探测引力波。而在2016年2月,美国的激光引力波干涉仪(LIGO)直接探测到引力波。国内引力波探测项目“天琴计划”意义重大,它的实施将使我国占领引力波探测与空间精密测量领域的学术研究制高点。

根据规划,“天琴计划”将以若干技术先导实验项目为依托,采取分步实施的发展方案,分解为“0123”计划:“0颗星”是首先发展月球和深空卫星激光测距技术,帮助实现对天琴卫星毫米级的定轨精度;“1颗星”是利用一颗卫星在约700公里的轨道高度上,进行空间惯性基准实验;“2颗星”是利用两颗卫星在约400公里的轨道高度上、借助激光测距对全球重力场进行高精度测绘;“3颗星”是引力波探测实验。

笔者在中大珠海校区看到,位于海拔412米凤凰山的山洞超静实验室、盘山公路和多功能观测站等“天琴计划”综合研究设施正在火热施工。天琴引力物理研究中心同样一片火热,研究人员正在研发激光干涉测量载荷原理样机。

“中大摁下引力波探测的加速键!”罗俊表示,成功测试中继卫星与地球之间的距离后,“天琴计划”的下一阶段目标是精确测量地球重力场,使人类更加深刻地了解地球、水资源和矿产资源的分布和变化,“天琴计划”的最终目标是在太空中探测低频引力波。

(来源:南方网 记者:吴少敏 通讯员:晁炎 蔡珊珊)

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