中国有两大引力波探测项目：阿里计划和天琴计划

　　位于西藏的阿里高原实验室，用以进行引力波研究探测（苏萌提供）

对话人：苏萌，麻省理工学院物理系研究员，“阿里计划”参与者，研究高能天体物理学与宇宙学，主要方向为宇宙微波背景辐射、暗物质探测与宇宙射线物理学

法制晚报讯（记者 李洪鹏）“你知道吗？目前，我国主要有两大引力波探测项目：中科院高能所主导的‘阿里实验计划’和中山大学领衔的‘天琴计划’。一个是在地面上聆听引力波的音符，一个是到太空去捕捉引力波的声响。”2月13日下午，中国科学院高能物理研究所在其官方微博上发布了上述内容。

这意味着，在积极融入顶尖课题的世界协同作战之余，中国科学家也同时开启了新一轮的本土冲击。今天上午，法制晚报记者对话了“阿里计划”参与者苏萌。

我国现有“阿里”“天琴”两个引力波项目

法晚：我国有关探测引力波有哪些项目？

苏萌：从我们国家的发展来讲，引力波这一探索宇宙的全新窗口，是我国发展基础科学的重要机遇期。

早在上世纪70年代，中国科学家就开始了引力波研究，可惜因种种原因停滞了十几年，造成了人才断层。

直到2008年，在中科院力学所国家微重力实验室胡文瑞院士的推动下，中科院空间引力波探测工作组成立，引力波的中国研究再启征程。

目前，我国主要有两个大型引力波探测项目，一个是由中科院高能物理研究所主导的“阿里实验计划”，一个是由中山大学领衔的“天琴计划”。

法晚：“天琴计划”主要在进行哪些研究工作？

苏萌：正在开展的由中山大学领导的“天琴计划”，是我国正在规划中的空间引力波探测国际合作项目，是我国放眼基础科学前沿的一次重要尝试。

天琴计划与LIGO类似，“天琴计划”主要分四阶段实施：第一阶段完成月球/卫星激光测距系统、大型激光陀螺仪等天琴计划地面辅助设施；

第二阶段完成无拖曳控制、星载激光干涉仪等关键技术验证，以及空间等效原理实验检验；

第三阶段完成高精度惯性传感、星间激光测距等关键技术验证，以及全球重力场测量；

第四阶段完成所有空间引力波探测所需的关键技术，发射三颗地球高轨卫星进行引力波探测。

完成全部四个子计划，大约需要20年的时间，投资大约150亿元人民币。

在海拔5100米山脊进行引力波观测

法晚：“阿里计划”目前进展如何？

苏萌：除了此前讲到的空间引力波探测天琴计划，原初引力波的探测是引力波领域研究的下一个重要科学目标，我国科学家正在利用西藏阿里地区高海拔的天然优势，开展北半球首个搜寻原初引力波的望远镜计划。

早在10年前，中科院国家天文台就在阿里建设观测站，如今已颇具规模，相关设备也在研制中。

中科院高能所副研究员李虹说，初步打算将设备安装在阿里观测站，但未来还将在附近选取更高更好的观测点，“大气越稀薄、水汽含量越少，干扰就越小，才越有希望看清原初引力波留下的痕迹。”

另外，就国际上而言，目前地面观测项目集中在发展相对成熟的智利天文台和美国南极科考站两个台址。

北半球上的阿里天文台位于我国西藏阿里地区狮泉河镇以南约20公里处，海拔5100米的山脊。

这里海拔高、云量少、水汽低、透明度高，同时具备望远镜建设与运行基础的台址。

阿里台经过国家天文台2009年以来的发展建设已经相对成熟，初具规模，其地理上位于最佳的中纬度范围，充分利用地球自转，覆盖天区广。

中国“阿里计划”

与美国相比独具优势

法晚：我国的科研计划与国外相比有何优势？

苏萌：阿里计划的原初引力波实验是利用阿里地区独特的地理气象条件，实现首次对北半球可见天区的原初引力波搜寻，是我国独具优势的引力波研究项目。比如美国本土无法开展类似的探测活动，只能通过美国在南极的科考站，或者借助智利的天文平台进行南半球的观测活动。

法晚：阿里计划是通过什么设备去发现引力波的？

苏萌：我们使用的是一台微波波段的望远镜，通过极其敏感的探测元器件，排除地球大气和银河系的干扰，搜寻从137亿年前跨越整个宇宙传播到地球的宇宙微波背景辐射。我们寻找的是一种特殊的偏振信号，称之为B模式。望远镜为了尽量避开环境和大气的干扰，放在海拔5100多米的西藏阿里地区狮泉河附近的山顶。

用大型地面射电望远镜作为探测器

法晚：发现引力波对阿里计划有什么推进？

苏萌：引力波被LIGO首次直接探测到，证明了引力波的存在，我们可以满怀信心地去寻找不同波段的引力波，就像不同波段的电磁波谱一样。阿里计划是寻找频率最低的宇宙诞生之初产生的引力波，探测到它是下一个引力波领域、宇宙学、高能物理的重大突破。我们现在更有信心去探寻原初引力波。

法晚：引力波我们肉眼看不到，那么科研上如何来探测引力波呢？

苏萌：其实，引力波的频率很宽，最低的只有亿亿分之一赫兹。目前引力波根据其产生源不同，主要分四种，分布在不同频率上，针对不同频率，科学家采取了不同的探测手段。

频率最低的是原初引力波，它的波长跟整个宇宙的尺度差不多大，所以只能通过对宇宙大爆炸后遗留的光子场信号，即宇宙微波背景辐射，来寻找它。2014年3月，美国哈佛史密松天体物理中心宣称在南极观测到了原初引力波，但随后又发现出错了。要从杂乱无章的各种引力波中辨认出带有宇宙大爆炸初期引力波留下的独特标记，的确太困难，需要不断发展灵敏度更高的实验来找寻。

其次是大质量黑洞并合时发出的引力波，对应频率在百万分之一赫兹到亿分之一赫兹之间。这种事件往往发生在星系与星系相撞的后期。

科学家往往利用校准后的毫秒脉冲星，作为校准光源，在地面上用大型地面射电望远镜作为探测器，来观测这种引力波。

法晚：未来我们的探测方式会有怎样的发展？

苏萌：有趣的是，除了运用空间望远镜探测引力波需要的时间周期更长、项目成本更大外，其余三种实验手段通过多年的发展，可以说齐头并进，项目进展程度几乎相同，也就是说都有机会首先探测到引力波信号。

这次LIGO团队首次实现对引力波的直接探测，真正为我们打开了一个认知宇宙的新窗口，就像新生的婴儿听到了第一个声音，我们期待着聆听更多、更丰富、更神奇的关于宇宙的故事。

将推进揭示宇宙诞生之初的奥妙

法晚：研究引力波，在未来对我们有哪些用途？

苏萌：科学上讲引力波的发现为我们打开了研究宇宙的全新窗口。射电、光学、红外、紫外、X射线、伽马射线等等不同的电磁波谱研究宇宙都是来自于光子携带的信息，引力波携带着与电磁波截然不同的信息，将为我们揭示宇宙新的奥秘，比如黑洞与黑洞并合时的物理过程。

宇宙大爆炸时发出的原初引力波，如果被探测到将为我们揭示宇宙诞生之初的奥妙。

法晚：美国是由两个地下探测装置观测到引力波的，咱们的阿里计划下一步会不会也在这个方向上继续攻关？还是通过其他方式来佐证？

苏萌：由于科学目标不同，原初引力波不同于黑洞产生的引力波，所以探测的方式是通过对宇宙微波背景辐射的观测实现的，跟LIGO的探测原理完全不同。

法晚：未来通过引力波的探索和发展，会不会实现时光穿越？

苏萌：我们大概不会比100年前，人们发现电磁波时的想象力好太多，引力波到底能多大程度改变人类的生活，让100年后的后裔们去体会吧！本版文/记者 李洪鹏