中國“太極計劃”首次設計並實現全功能光粘幹涉儀光學平台
中新網北京5月9日電 (記者 孫自法)記者5月9日從中國科學院力學研究所獲悉，太極計劃繼2019年“太極一號”幹涉儀成功在軌驗證後，中國該所引力波實驗中心團隊最近又針對“太極計劃”對超高精度激光幹涉測量的首次設計需求，首次設計並實現適用於“太極計劃”的並實全功能光粘幹涉儀光學平台。
與此同時，現全學平研究團隊完成了該平台係統的功能光粘幹涉地麵性能測試和噪聲評估，從而為“太極計劃”引力波探測的儀光幹涉儀工程化鋪平了道路。
本項研究的太極計劃全功能幹涉儀光學平台的正反麵照片。中國科學院力學所 供圖中國科學院力學所介紹，中國“太極計劃”是首次設計由中國科學院提出的空間引力波探測方案，中國科學院院士吳嶽良擔任首席科學家。並實該計劃利用3顆衛星組成臂長300萬公裏的現全學平激光幹涉儀，探測頻率範圍為0.1毫赫茲到1赫茲頻段的功能光粘幹涉引力波信號。這要求幹涉儀具備皮米級的儀光測距精度，並對環境控製、太極計劃儀器性能和噪聲分析提出了前所未有的挑戰。
為滿足百萬公裏級臂長和皮米級測量精度的實際需求，研究團隊首先明確幹涉儀模型需要具備的各項功能及對應的指標要求，並據此設計出一套全功能幹涉儀光學平台。該平台創造性采用“正反分離”的三維布局，有效隔離熱源對光路的影響，顯著提升了係統在空間環境中的熱穩定性。同時，該設計兼容與望遠鏡、慣性傳感器的垂直光束連接，功能完整性高。
本項研究幹涉儀的光路設計。中國科學院力學所 供圖依托中國科學院力學所懷柔園區的皮米精度激光幹涉平台，研究團隊對首次設計並實現全功能光粘幹涉儀光學平台進行了全麵的穩定性測試和噪聲評估。其中，研究團隊針對噪聲源研發出一套數據後處理抑製方法，實現幹涉儀靈敏度曲線將目標頻段的係統穩定性提高了一個數量級，使其性能滿足“太極計劃”空間引力波探測任務對幹涉儀係統的指標要求。
研究團隊表示，本項研究是“太極計劃”幹涉儀係統由原理樣機向工程樣機轉換的重要裏程碑，不僅驗證了全功能光粘幹涉儀光學平台的技術可行性，還為後續“太極計劃”更高精度的噪聲消減工作提供了理論依據與數據支撐。
本項研究的幹涉儀噪聲抑製效果。中國科學院力學所 供圖據悉，“太極計劃”這項重要新突破成果，由中國科學院力學所引力波實驗中心團隊與合作者共同完成，相關研究論文近日在國際學術期刊《研究》(Research)發表。(完)