一箭九星 “天琴一号”出征探测引力波

长征四号乙运载火箭成功发射9颗卫星,其中“天琴一号”系“天琴”引力波探测计划首颗技术验证卫星

新京报讯 昨日11时22分,长征四号乙运载火箭成功将中巴地球资源卫星04A星送入预定轨道,任务圆满成功。据了解,此次任务还搭载发射了赠埃塞俄比亚微小卫星等8颗卫星。

“天琴计划”在太空搭建引力波探测“天文台”

在1月10日举行的2019年度国家科学技术奖励大会上,上海交通大学以“第一完成单位”的身份获得了被誉为国家最高级别的科学技术奖——国家科技进步特等奖。这项名为“海上大型绞吸疏浚装备的自主研发与产业化”项目,其最终表现出来的“产品”是令世界都为之惊叹的中国填海造岛“神器”——“天鲸号”系列装备。这是完全由中国人自己设计、研发并制造出来的装备,拥有完全自主知识产权,打破了欧洲疏浚强国的技术封锁。

前辈在国奖中拔得头筹,后辈则在各类青年科创赛事中“发光”。此前,上海交大船海系研究生赵国成及其合作者马昭、赵伟杰的作品“基于漩涡水动力学特性的触须集群式海底集矿装备”在第十五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛中获得特等奖。获奖项目立足于深海采矿工程这一国家重要战略需求,提出并验证了一种极具创意的精细化海底矿产资源开发模式,相比于国际上现有的技术方案更加绿色化、智能化。

作为“天琴一号”用户单位,中山大学还负责了科学应用系统的建设和运行,在航天东方红卫星有限公司和各承制单位的支持下,完成卫星的在轨试验任务协调与管控、数据接收、处理、存档、分发和数据质量评定。

“90多岁时,他坚持用电脑每天敲几百个字。几年下来,写出了30万字的著作。”谭家华说,今年103岁的杨槱一直心系青年队伍,他把自己的存款捐出来设立“杨槱基金”,奖励那些准备为船舶与海洋工程事业作贡献的年轻人。

“天琴计划”2014年由中山大学校长、中国科学院院士罗俊提出,以中国为主导的国际空间引力波探测计划。“天琴一号”技术试验卫星由航天科技集团五院航天东方红卫星有限公司抓总研制,是空间引力波探测的探路者。

根据规划,“天琴计划”将在地球轨道上部署3颗卫星,组成臂长十几万公里的等边三角形编队,构成空间引力波探测“天文台”。获取的观测数据将用于开展引力波、宇宙学、天文学等方面的基础科学研究。

“天琴一号”是我国“天琴”引力波探测计划首颗技术验证卫星。根据规划,“天琴计划”将在地球轨道上部署3颗卫星,组成臂长十几万公里的等边三角形编队,构成空间引力波探测“天文台”。

中巴地球资源卫星04A星共搭载了3台光学载荷,包括中方负责研制的宽幅全色多光谱相机,巴方负责研制的多光谱相机、宽视场成像仪。

上海交大校园里有一个“110教研室”,这是该校数千个教研室中编号第一的教研室。这间教研室就是上海交大船舶设计研究所的“前身”,数十年来一直从事开创性的高技术船舶和装备研发,曾开发过“胜利二号”钻井平台、首艘大型双体客船“瑞昌号”等船品,“天鲸号”“新海旭”等海上大型绞吸疏浚装备也在这里研发。

赠埃塞俄比亚微小卫星由我国无偿捐助,是埃塞俄比亚首颗人造地球卫星,主要装载多光谱宽幅相机,能够获取农林水利、防灾减灾等领域多光谱遥感数据,支撑埃塞俄比亚开展应对气候变化研究。

12月20日11时22分,我国在太原卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射中巴地球资源卫星04A星。本次任务还同时搭载了中国应对气候变化“南南合作”项目——赠埃塞俄比亚微小卫星以及“天琴一号”技术试验卫星等8颗卫星。“天琴一号”是我国“天琴”引力波探测计划首颗技术验证卫星,开启了空间引力波探测技术探索计划。

据了解,近年来,上海交大船舶与海洋工程学科主持了大量重大科研项目,取得深海平台、绞吸疏浚船舶设计、统一波浪理论、全海深无人潜水器等一批重大创新成果。在深海平台方面,助力海洋资源开发从浅海到深海的跨越;在绞吸疏浚船舶设计方面,创造了交大绞吸疏浚世家的辉煌篇章;在统一波浪理论方面,应用同伦分析方法于波浪分析中,为揭示海洋奥秘揭开了新的一页;在全海深无人潜水器研制中,挑战人类极限的1.1万米ROV取得阶段性重大成果。

此外,在校学生多次获全国船海设计大赛一等奖、全国海洋航行器大赛一等奖、美国数学建模竞赛一等奖等国内外竞赛大奖。上海交大青年学子的作品总能给比赛评委带去“意料之外的惊喜”。

在地面装置探测引力波的同时,天琴计划将在太空中伸出触角,探寻引力波的信号。

2016年初,美国LIGO地面引力波探测装置首次直接探测到了引力波,找到了验证爱因斯坦广义相对论的最后一块拼图,掀起引力波探测研究的热潮。三名参与LIGO项目的科学家因为对引力波观测的贡献,荣获了2017年诺贝尔物理学奖。

中巴地球资源卫星04A星工程由国家航天局组织实施,卫星系统由中国航天科技集团有限公司中国空间技术研究院和巴西空间院共同研制;运载火箭由中国航天科技集团上海航天技术研究院研制;发射、测控由中国卫星发射测控系统部负责组织实施,业务测控由中巴双方轮流负责;中方地面应用系统由中国资源卫星应用中心和中科院遥感与数字地球研究所负责,巴方地面应用系统由巴西空间院负责。

1937年,中国抗日战争全面爆发,民族危亡牵动了无数中华儿女的心,一批批留学海外的学子,冒着战火硝烟回国抵御外侮。杨槱就是其中之一。回国后的杨槱,在战火纷飞的动荡环境中,奔走于课堂和船厂,辗转于造船和教船之间,倾其所能为中国造船业注入生生不息的力量。1955年大连工学院造船系并入上海交通大学后,他历任上海交通大学副教务长、教务长、造船系主任。63岁那年,杨槱当选为造船界首位中国科学院院士。为了把海洋强国的精神传承给年轻一代,耄耋之龄的他仍笔耕不辍,接连出版了《帆船史》《轮船史》《人、船与海洋的故事》等6本科普图书。

《地铁:归来》是《地铁2033》及《地铁最后的曙光》两部作品的合集,此前曾登陆过PC/Xbox One/PS4。

中巴地球资源卫星04A星是中国和巴西两国合作研制的第6颗卫星,将接替中巴地球资源卫星04星获取全球高、中、低分辨率光学遥感数据,为中巴两国资源系列卫星数据应用拓展至全球高分辨率业务领域奠定基础,为巴西政府实现对亚马孙热带雨林及全国环境变化监测等提供高技术手段。

据“天琴一号”技术试验卫星总体主任设计师黎明介绍,未来天琴计划的数据,有望提供给全世界科学家共同研究。

张立华说,空间引力波探测是世界性的难题,对航天器性能提出了极高要求。高校提出科学目标、任务需求,承担部分科学载荷的研制,航天工业部门完成卫星研制,两者结合。

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谭家华就在杨槱倾心培养的一代中坚力量中,他是这次获“国奖”特等奖项目“海上大型绞吸疏浚装备”的总设计师。从2000年到2010年的10年间,是谭家华带队攻关的关键时期。“谭老师每天带领我们出海上船,现场考察挖掘岩石的工作状况,以及船舶设备的运行状况。”谭家华的学生、上海交大船舶设计研究所所长何炎平说,对于船舶所的年轻人而言,“加班”真算得上是一个“新鲜词”。10多年来,他们双休日、寒暑假几乎没有休息,工作没有干完,绝口不谈“休息”,“这种技术攻关,不是嘴上说说那么容易,全靠一个点、一个点逐个突破。如果每天只工作8小时,4小时教学、4小时科研,时间完全不够用。”

中巴地球资源卫星04A星可监测亚马孙雨林

在“天琴一号”技术试验卫星项目中,我国首次采用国家、地方、高校、企业共同联合研发的模式。

“天琴计划”数据有望提供给全世界科学家

无拖曳控制,是“天琴一号”要重点攻克的难题。

今年是中巴建交45周年,1988年中巴启动地球资源卫星合作项目,开创了发展中国家航天领域合作成功先例,被双方国家领导人誉为高技术领域南南合作典范。

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“上海交大看中的不只是毕业生100%的就业率。我们要求每个交大毕业生去思考,离开校园以后,‘我’能不能引领自己从事的行业?”上海交大航海系系主任汪学锋介绍。

这个“天文台”将通过激光干涉测距系统,精确测量卫星内部检验质量之间距离的微小变化,实现探测引力波的目的。获取的观测数据将用于开展引力波、宇宙学、天文学等方面的基础科学研究。

空间引力波探测带来了极大的技术挑战,很多技术指标高于现有水平数个量级。技术试验卫星将先行验证相关技术,关键技术取得实质性突破以后,再研制能探测到引力波的卫星系统。

1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。通俗来讲,因为质量的存在,物体边界处会发生时空弯曲,引力波就是时空弯曲中的涟漪,对于研究宇宙的起源、发展、演变意义重大。

根据规划,“天琴计划”将在地球轨道上部署3颗卫星,组成臂长十几万公里的等边三角形编队,构成空间引力波探测“天文台”。

据“天琴一号”技术试验卫星总设计师张立华介绍,地面由于激光干涉测量臂长的限制,只能探测到高频引力波。要探测到更宽域的低频引力波,只能上太空,形成长达数万公里到数百万公里的干涉臂长。

目前官方尚未发布声明,此前也曾曝出过游戏将于12月发售的不实消息,因此还请玩家耐心等待,关注后续报道。

张立华解释,如果没有其他力的作用,两个在“纯引力”作用下的检验质量之间距离是不变的。而在引力波的作用下,距离就会发生变化。但这是极其微小的变化,所以对探测精度要求非常高,激光干涉测距的精度要达到皮米级。这对航天器的很多性能都带来了挑战,例如极高的热稳定性、结构稳定性以及星间指向的稳定性等。

从杨槱,到谭家华、何炎平,再到他们的博士生、研究生,有一股“劲儿”始终在推动大家前行。这种从百岁学者到80后、90后、95后的传承,其背后的深远意义在于为“大国工程”源源不断地“输血”。

国家航天局为工程大总体管理单位,中山大学为用户单位,航天东方红卫星有限公司为卫星总体负责单位,试验载荷分别由中山大学、华中科技大学、五院等国内有关单位研制。

全国首个造船界的中国科学院院士、已经103岁的上海市教育功臣杨槱,就来自“110教研室”。杨槱的徒弟——“辛一心船舶与海洋工程科技创新奖”终身成就奖获得者谭家华,国内高校唯一一位“船舶设计大师”何炎平及其带领的博士生、研究生青年团队,在2020年1月10日走上科学技术奖的领奖台。

所谓无拖曳控制,就是依靠微推进系统在航天器上施加持续的推力,以此“抵消”航天器在轨道上受到的大气、太阳光压等力,从而为卫星内部“自由悬浮”的检验质量,提供一个近乎“纯引力”的飞行环境。

为实现无拖曳控制技术在轨验证,“天琴一号”配置了高精度惯性传感器,和微牛级连续可调的冷气微推进系统,作为无拖曳控制系统的敏感器和执行机构。同时,通过高稳定温度控制、精准的质心控制,为无拖曳控制提供良好的环境保障。

中国赠送埃塞俄比亚遥感卫星

在此基础上,一旦实现了通过激光干涉测距技术,精确检测两颗卫星检验质量之间微弱的距离变化,卫星就具备探测到引力波的能力。

“天琴一号”如何人工营造“纯引力”环境?