圖為中山大學天琴計劃激光測距臺。 本報記者 鄭 楊攝
一個口徑1.2米的反射式望遠鏡、一個工作溫度在零下200多攝氏度的多通道超導單光子探測器、一個高重頻短脈沖固體激光器、一個激光測距光學平臺——5月25日，經濟日報記者在位于廣東珠海鳳凰山頂的天琴計劃激光測距臺站內，看到了由上述部件組成可以測出地月距離的科技“利器”。
“中山大學天琴計劃激光測距臺站成功測得了月球表面上5組反射鏡的回波信號，測出國內最準的地月距離，且精度達到國際先進水平。這意味著，中國科學家攻克了地月激光測距技術，至此，中國成為世界上第三個成功測得全部5個反射鏡的國家。”全國人大代表、中國科學院院士、我國空間引力波探測“天琴計劃”首席科學家羅俊接受采訪時說。
2014年3月，“天琴計劃”由羅俊院士提出“天琴”空間引力波探測計劃，旨在通過引力波探測進行天文學、宇宙學及基礎物理前沿研究。“天琴計劃”的基本方案是：于2035年前后，在約10萬公里高的地球軌道上，部署3顆全同衛(wèi)星，構成邊長約為17萬公里的等邊三角形編隊，建成空間引力波探測天文臺，開展空間基礎科學前沿研究。
考慮到我國現有技術水平距離空間引力波探測實際需要，以及與國際前沿仍有較大差距，“天琴計劃”提出“0123”技術路線圖，以此來穩(wěn)步推動所需核心關鍵技術走向成熟。
其中，第“0”步是開展地月激光測距實驗，為天琴衛(wèi)星的高精度定軌提供技術支撐;第“1”步發(fā)射單顆衛(wèi)星，建立高精度空間慣性基準;第“2”步是發(fā)射兩顆衛(wèi)星，對長距離星間激光干涉測量技術開展在軌驗證;第“3”步是發(fā)射3顆衛(wèi)星構成三角形編隊，為“天琴”開展引力波的空間探測。
天琴中心副主任、該項技術負責人葉賢基教授介紹，地月距離在38萬公里左右，地月激光測距是目前人類歷史上最遠距離的激光測距實驗，也是目前地月距離測量精度最高的技術手段。
天琴中心工程師韓西達介紹，地月激光測距技術將為未來發(fā)射的天琴衛(wèi)星提供厘米級精確定位，使之能夠精準進入指定軌道。基于太陽軌道的空間引力波探測方案，則因其衛(wèi)星距離地球超過5000萬公里，基本不太可能利用激光定位。
地月激光測距技術是一項綜合技術，它涵蓋多個學科領域。通過與中國科學院云南天文臺合作，升級昆明的衛(wèi)星激光測距系統(tǒng)于2018年1月22日首次測出地月距離。這是中國人首次成功利用激光精確地測量地球距月球的距離，也使我國成為世界上第5個實現地月激光精確測量的國家。
隨后，“天琴”團隊啟動珠海測距臺站建設項目，于2019年6月首次測得地月距離，在隨后幾個月里，團隊測到了月面上所有的5面反射鏡，地月激光測距的技術穩(wěn)定性和成熟性進一步得到確認。
羅俊院士表示，地月激光測距技術是天琴計劃“沿途下蛋”的成果之一。它對月球基礎科學研究、我國太空安全、空間碎片和深空目標探測、太空科學實驗等多領域均具有重大應用價值。“比如，長期地月距離觀測資料對于地月系統(tǒng)動力學等基礎研究具有重要價值。在太空安全方面，地星激光測距技術可以‘毫厘不差’鎖定空間碎片于深空目標，大幅提升空間安全。又比如，在空間科學方面，地星激光測距技術有助于打造‘太空實驗室’，推進我國空間科學發(fā)展。”羅俊院士說。(記者 鄭 楊 通訊員 盧旖維)
