王建宇：如果引力波能随意使用的话 暗物质暗能量都能被看到

　　11月11日至15日，第二十二届中国国际高新技术成果交易会将在深圳举行。本届高交会以“科技改变生活、创新驱动发展”为主题，总展览面积超过14万平方米，有3000多家海内外展商、近万个项目参展，各项活动将超过140场。中国科学院院士、中国科学院上海分院院长、“墨子号”量子卫星工程常务副总设计师、卫星系统总指挥王建宇出席并演讲。

　　以下为演讲实录：

　　王建宇：各位朋友，去年是给大会介绍我们国家的“墨子号”的情况，今年想介绍一下我们科学院正在进行的另外一项计划就是“太极”计划，大家知道卫星一般是国家比较有实力的时候才会去做的，应该说中国现在也到这么一个时候，尽管它可能和目前的经济还是相对比较远，但是它里面发展的技术确确实实可以为我们经济的发展做很多的贡献。大家知道引力波最早还是爱因斯坦提出来的，爱因斯坦确实非常伟大，他提出很多的东西都得到了验证，从目前来看有一个对宇宙的认识认为，我们现在能看到的只有宇宙所有东西的5%，也就是可见物质，而可能有95%在宇宙里面是暗能量暗物质，国际上的探测也是非常多，但是还是看不到。有一个预测如果我们能够把引力波和现在电磁波一样来使用的话，暗物质暗能量都能给我们看到。

　　从宇宙来说，目前有四种力，其中有三种力已经统一了，引力除外，标准的物理研究的粒子模型大概有62种基本力子，有61种没有找到，引力子没有。这就是国际上对引力波的研究和寻找是大家非常热的事情。好在2016年的时候地面的引力波已经车工捕获了，也获得了诺贝尔奖，引力波和电磁波非常相似，电磁波有不同的波段，有微波、紫外，引力波也是一样的，地面能够看到的引力波是引力波里面非常小的，太空当中就可以看到引力波的主力部分。国际上现在大的机构一是LISA和LISA探路者，2015年12月3日发射，并取得了超预期的结果，并不是说在天上看到，而是为在太空看引力波做一些准备。

　　中国现在也是非常努力，有不同的科学家都在提出一些，比较大的是“太极”和天琴计划，分别在2019年前后向天上发出两颗实验卫星，主要是通过这个能够看到很多在地面看不到的，比如说银河系的变化，恒星的演化等等能在太空当中发现的话就能看到，包括大家记得前段人类看到第一个黑洞的图像，实际上你看到的是外表，里面根本进不去，因为所有的光线进了黑洞以后就不出来，通过引力波可能对黑洞可以做进一步的探测和理解。包括大质量比的黑洞怎么生成的，怎么运动的，这些可以通过太空的引力波探测得到实现。引力波到底怎么探测？为什么我们现在看不到引力波？主要的原因是什么？引力波不像电磁波，引力波对我们现在可以见到的物质都是透明的，因为你只有有吸收有阻挡才能去探测这个东西，而引力波过来以后所有物质挡不住它，但是爱因斯坦做了预测，引力波出现的时候他的空间会受到弯曲的影响。所以探测引力波的唯一办法就是要看空间弯曲的变化，如果有一个引力波过来了，有两段距离，这个距离尽管两个地方原来的目标和起点都没有变化，但是它的距离也会发生微小的变化，这给科学家提供一个手段，如果我可以测出微小的变化就可以知道有没有引力波过来，引力波的探测恰恰用了电磁波的方法，用了激光干涉的办法测空间非常微小的变化。引力波是一个激光干涉仪，探测的精度是非常微小的。它有多少？星间激光干涉测距系统要百万公里测量十分之一原子尺寸变化，也就是说我如果用一个干涉仪，引力波过来以后可能会产生十的负12次方的变化，是非常小的变化。我在天上测要保证它这两个测量模块是完全自由的运动，所以不能有其他的干扰，这就是为什么人类在天上要测还非常困难的原因。

　　我们要测引力波有很多的关键技术，比如说光测距系统，惯性传感器系统，无拖曳，两个测量块必须在天上完全是不受力的运动才行，包括还有卫星的其他技术。我们国家“太极”计划大概是分三步走，当时我们是在2019年发了第一颗太极一号主要对技术路线和可行性做验证，我们太极二号能不能基本核心技术能够达到可测量的地步到2024年到2025年左右到2032年能够真正把测量引力波的卫星发到太空上，和欧洲的LISA计划基本差不多的。卫星系统里面核心的就是有一个激光的干涉测量仪，上面有两个模块，这两个模块就是两个臂的反射镜，这是我们已经做完的“太极”一号的东西，附了干涉仪和装了两个非常微小的推力系统，保证卫星里面的测量模块不受到外面力的影响。这一次我们能够通过这个测到什么？我对无拖曳进行验证，组成不详细说了，测量的干涉的光都是高性能的激光器做的，能够组成一个测量平台。到目前为止我们在10Mhz—1HZ可以测到10的负9次方，上天以后确实提高了，验证很多指标地面这么多干扰的情况下，但是在空间环境可以测到。这个就是我们做的很小的测量模块，这个模块里面有一个是在天空上面完成能够漂起来的，里面受到的力，我们通过无拖曳技术或者两个非常小的推力系统，就像一个蚂蚁在推一个几百公斤重的系统，微小的干扰全部能够去掉。这就是我们整个里面的无拖曳系统的结构。

　　我们还首次用了国际上用的微牛顿射频推力器，另外一个方法，这个在国际上第一次做到微牛顿量级，建立卫星的超稳超静卫星系统，再举一个简单的例子，温度的变化微小的变化对我的测量都是不行的，我们今后温度的变化是要控制在整个核心区域控制在这个水平，才不影响测量的结果。这个工作我们在2018年8月份在科学院立项，科学院也是非常努力花了一年的时间就把卫星，2019年8月31日打上天，大概在轨的微重力水平是0.1NG，超高精度温度分别率是0.1MK等等，这是我们温度测量的结果，特别是我们成功开展了对无拖曳，就是外面有力进来能够自动修回去。2019年8月31日发射以后我们通过各种测试已经成功完成我们所有要求的指标，引力参考传感器测量精度达到地球重力加速度的百亿分之一量级，微推进器推力分辨率达到亚微牛量级，为我们后面打下了基础，谢谢大家。我的报告就到这里。

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