中山大學牽頭研制激光角反射器，此科研成果搭載在“鵲橋”號中繼衛星上。圖為特聘副研究員劉祺展示科研成果。
我國成功發射世界首顆運行在地月第二拉格朗日L2點的通信衛星——嫦娥四號“鵲橋”號中繼衛星，引起全球關注。23日筆者從中山大學了解到，這顆衛星攜帶了由中國科學院院士、中大校長羅俊團隊研制的激光角反射器，并計劃明年初進行人類首次超過地月距離的純反射式激光測距實驗，邁出引力波探測“天琴計劃”的實操第一步。
3年研發激光角反射器
5月21日早5時28分，“鵲橋”號中繼衛星成功發射升空，將為今年底嫦娥四號月球背面軟著陸探測器提供月地間的中繼通信。
“經過三年多時間的研發，激光角反射器終于成功升空了。”在西昌衛星發射中心見證火箭發射過程的中大天琴引力物理研究中心副研究員劉祺激動地說，早在2015年，中大開始布局研制激光角反射器，進行激光測距試驗。
筆者在中大天琴引力物理研究中心看到，激光角反射器就像一面“魔鏡”，由三片精密加工的鏡片組成，通過特殊的工藝粘接而成，有效口徑達到170mm，粘接誤差需要控制在百萬分之二弧度以內，以配合地面大口徑望遠鏡進行地球和中繼星之間的激光測距。
“通過這面‘魔鏡’的三片鏡片的反射，來自地面測距臺站的激光束將原路返回發射點。”中山大學天琴引力物理研究中心教授葉賢基介紹，今年1月團隊與云南天文臺合作實現了地月之間激光測距，約38萬千米。明年初測試中繼衛星與地球之間的距離，約45萬千米，將實現人類首次超過地月距離的純反射式激光測距實驗。
由中山大學葉賢基教授牽頭的研制激光角反射器團隊。
中山大學牽頭研制的激光角反射器，此科研成果搭載在嫦娥4號“鵲橋”上天。
“天琴計劃”探測引力波
為何進行超過地月距離的激光測距實驗？葉賢基說，這是“天琴計劃”實施路線圖“0123計劃”中的第一步，即“0”計劃中的一部分，目的是發展月球和深空衛星激光測距技術，為后期天琴衛星的精密定軌提供技術驗證和儲備。
早在2013年，羅俊團隊探討并提出“天琴計劃”，探測引力波。而在2016年2月，美國的激光引力波干涉儀（LIGO）直接探測到引力波。國內引力波探測項目“天琴計劃”意義重大，它的實施將使我國占領引力波探測與空間精密測量領域的學術研究制高點。
根據規劃，“天琴計劃”將以若干技術先導實驗項目為依托，采取分步實施的發展方案，分解為“0123”計劃：“0顆星”是首先發展月球和深空衛星激光測距技術，幫助實現對天琴衛星毫米級的定軌精度；“1顆星”是利用一顆衛星在約700公里的軌道高度上，進行空間慣性基準實驗；“2顆星”是利用兩顆衛星在約400公里的軌道高度上、借助激光測距對全球重力場進行高精度測繪；“3顆星”是引力波探測實驗。
筆者在中大珠海校區看到，位于海拔412米鳳凰山的山洞超靜實驗室、盤山公路和多功能觀測站等“天琴計劃”綜合研究設施正在火熱施工。天琴引力物理研究中心同樣一片火熱，研究人員正在研發激光干涉測量載荷原理樣機。
“中大摁下引力波探測的加速鍵！”羅俊表示，成功測試中繼衛星與地球之間的距離后，“天琴計劃”的下一階段目標是精確測量地球重力場，使人類更加深刻地了解地球、水資源和礦產資源的分布和變化，“天琴計劃”的最終目標是在太空中探測低頻引力波。
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