「測地觀天」新進展：「天琴一號」實驗結果全解讀

8月22日以來，人民日報、新華社、科技日報、環球時報等眾多媒體發布《國際學術期刊：「天琴一號」在軌驗證的技術指標均超預期》這一重大科研進展。報導中引用國際學術期刊《經典和量子引力》（Classical Quantum Gravity）中的表述，實驗結果顯示「天琴一號」在軌驗證的所有技術指標不僅超過任務預期目標，也超過中國國內同類技術的最高水平，部分技術指標比國內現有指標提高兩個量級及以上。「天琴一號」在我國關於空間引力波探測的重大科學計劃「天琴計劃」中擔負了何種任務？它的升空為何需要眾多國內頂尖科研團隊共同參與？值全國科技活動周舉辦20周年之際，我們請論文的通訊作者之一、「天琴一號」衛星副總師、華中科技大學引力中心主任周澤兵教授進行一次深度解讀。

Q:我們都知道「天琴一號」於2019年12月20日在山西太原發射，作為論文的通訊作者，您能為我們解答下，為什麼時隔8個月後，才有關於 「天琴一號」試驗衛星第一輪實驗結果的消息？

A：本著科學嚴謹負責的態度，實驗結果要經得起公開的評審及評價。到目前，「天琴一號」已經正常運轉8個多月，經過了兩輪實驗檢驗，所有的數據和結果都非常好。

Q:「天琴一號」衛星的作用是？

A:「天琴一號」是天琴計劃「0123」技術路線圖的重要一環。「天琴一號」的核心任務是驗證空間慣性基準技術，這是空間引力波探測技術體系中的核心技術之一，包括高精度慣性傳感、微牛級連續可調微推進和無拖曳控制三大關鍵技術，以及高精度雷射幹涉測量技術、高穩定度溫度控制技術和高精度質心控制技術。

Q:為什麼各項技術驗證會好於預期？

A:為什麼各項技術驗證會好於預期，我認為主要有兩方面的原因。一方面，得益於天琴團隊從建立起就高度重視頂層設計和質量管理，天琴一號研究團隊從系統組織到單元技術攻關，不斷優化設計、科學論證與精細管理，在項目研發過程中從系統到細節深層次的科學論證與優化，各項技術互相支撐，相得益彰，例如，由於慣性傳感器和微牛頓推進器相互驗證，實現在軌的高精度互相標校，為高精度慣性基準體系構建的驗證提供堅實支撐；另一方面，得益於研究團隊長期自主研發，做了大量的自主科研工作，每一步都穩紮穩打，得到這麼好的技術驗證結果是厚積薄發的結果。例如，華中科技大學早在2000年就開始了高精度空間慣性傳感器的自主研發，正是因為經過了20多年的自主探索研製，在經過了2013年和2017年2次成功飛行後，「天琴一號」的空間傳感器技術較之前有了更進一步改進和提升，這是技術驗證結果優於預期的重要因素之一。

Q：您對這一結果有何評價？

A:技術驗證結果超乎預期的優良表現，除了所驗證技術本身的成熟之外，離不開衛星平臺的優良表現，這是科研機構與工業部門的一次漂亮協作。「天琴一號」的成功得益於國家的大力支持，得益於多個部委、高校和企業的通力協作，創新基礎研究走向轉化應用、服務國家戰略的合作機制。

Q：「天琴一號」在整個「天琴計劃」中的作用是？

A：「天琴計劃」是我國關於空間引力波探測的重大科學計劃，由中國科學院院士、華中科技大學教授羅俊於2014年3月在華中科技大學提出，其科學目的是通過引力波探測進行天文學、宇宙學及基礎物理前沿研究。該計劃預計在2035年前後，約10萬公裡高的地球軌道上，部署3顆衛星，構成邊長約為17萬公裡的等邊三角形編隊，建成空間引力波探測天文臺，開展空間基礎科學前沿研究。

「天琴一號」是天琴計劃「0123」技術路線圖的重要一環。天琴計劃的技術路線最大特色是：一方面各步驟任務有自己的科學產出或重大應用，另一方面又分階段推動我國空間引力波探測關鍵技術走向成熟，從而保障空間引力波探測任務的最終開展。