中、低频引力波将是最前沿 中国空间太极计划路线图
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中国网/中国发展门户网2月16日电 （记者 王振红）要说猴年春节期间发生的哪一条新闻最受关注？非“人类首次直接探测到了引力波”莫属。2016年2月11日，美国的“激光干涉引力波天文台”（LIGO）实验组宣布直接观测到引力波信号，这次探测到的引力波是由13亿光年之外的两颗黑洞在合并的最后阶段产生的。引力波，这小小的时空涟漪，穿越13亿光年，无声无息地穿过地球。
记者从中国科学院2月16日举行的“空间引力波探测与研究”媒体见面会上获悉，在我国，空间引力波探测已被列入中国科学院制订的空间2050年规划。
百年捕捉时空涟漪“引力波”
众所周知，世间万物之间存在万有引力，比如说，物体在地球上的重量，便是地球对其引力所致。然而，为众人所熟知的引力，科学家却尚未完全了解它的本质。无论是理论或实验领域，物理学家们对引力仍然在努力地探索不止。什么是引力波？用一句话来概括，那就是：物质运动变化时引发的时空弯曲。它如同石头被丢进水里产生的波纹，黑洞、中子星等天体在碰撞过程中有可能产生引力波。中国科学院大学吴岳良院士介绍说，一百年前，爱因斯坦在创立了广义相对论后不久就提出了引力波存在预言。百年来，世界各国的科学家为寻找和发现引力波付出了巨大的努力，建造了多种实验装置。1974年，Hulse和 Taylor发现了脉冲双星PSR B1913+16,并在后续观测中间接找到了引力波存在的证据，于1993年获得诺贝尔物理学奖。2016年2月11日美国的“激光干涉引力波天文台”（LIGO）实验组宣布直接观测到引力波信号，这一划时代的发现不仅是对爱因斯坦广义相对论一次意义非凡的直接验证，也为人类进一步探索宇宙的起源、形成和演化提供了一个全新的观测手段，包括探测宇宙大爆炸时期的引力波，为深入研究超越爱因斯坦广义相对论的量子引力理论提供了实验基础，开启了引力波物理和天文学以及量子宇宙物理研究的新纪元。
为啥是LIGO实验组
据吴岳良院士介绍，宇宙中引力波来自天体的能量和质量变化，不同频率的引力波对应于不同的天体物理过程。引力波谱的分析表明，地面观测的高频(>10Hz) 引力波主要对应于致密双星的引力辐射。上世纪60年代，人们开始在地面用共振天线探测引力波，但是由于灵敏度不够而未获得肯定的结果。90年代以来，人们开始用激光干涉方法在地面测量引力波，臂长分别达到4公里(美国的LIGO)，3公里(意、法合作的VIRGO)，600米(德、英合作的GEO)，和300米(日本的TAMA300)，其技术水平比共振天线法的探测灵敏度提高了四个数量级，使得LIGO实验组最终能够直接观测到引力波的信号。
中、低频引力波探测将是最前沿
吴岳良院士介绍说，近些年X射线的天文观测提供了星团等稠密动力学环境中中等质量黑洞存在的证据，而在宇宙学星系成长的等级过程中，中等质量黑洞作为超大质量黑洞早期种子来源的存在，也已在理论上被人们普遍接受。基于地面的引力波探测实验装置，由于受空间距离的限制和地球重力梯度噪声的影响，无法探测低于10Hz的引力波，使其研究目标变得较为有限。为此，多国科学家都在加紧开展空间引力波探测的研究计划。
1993年欧洲空间局(ESA)首先提出激光干涉空间天线(LISA)计划，在10-4-10-2 Hz波段进行空间引力波测量。
1997年美国空间局(NASA)加入，成为欧、美联合计划。LISA计划的引力波源是双星系、超大质量双黑洞和大质量比双黑洞的并合、普通星系核中大质量黑洞捕获恒星质量黑洞、超致密双星、以及大质量天体的爆炸等。2015年底已发射了LISA的关键技术验证卫星LISA-Pathfinder，计划于2025年左右发射(可能延至2030年或以后)由三颗各相距500万公里，装有空间激光干涉仪的卫星组进行空间引力波探测。最近，美国提出的后“爱因斯坦计划”包括两颗星，其中一颗是“大爆炸观测者”，着重于探测地面和LISA之间的中频(1x10-2-100 Hz)引力波。日本也提出了在相似频段观测引力波的DECIGO计划。
同电磁波一样，引力波也有不同的波段——高频主要来自致密双星的引力辐射（大于10Hz）；中频波段的引力波源主要是中等质量的致密双星(黑洞、中子星、白矮星)，以及宇宙大爆炸早期(10-34秒以后)产生的引力波；低频主要来自双星系、超大质量双黑洞和大质量比双黑洞的并合及大质量天体的爆炸等。“空间激光干涉法测量中、低频引力波将是天文学和空间宇宙物理最前沿的课题。” 吴岳良说。