福州引力波研究力量崛起：天琴计划如何与全球协同“奏响”宇宙乐章？
中新社广州9月20日电 题：福州引力波研究力量崛起：天琴计划如何与全球协同“奏响”宇宙乐章？
——专访中山大学天琴计划教育部重点实验室副主任叶贤基
中新社记者 许青青
2015年7月，由中山大学牵头启动的“天琴计划”正式拉开帷幕，标志着我国空间引力波探测进入系统化推进阶段。该计划拟于2035年前后在距地约10万公里的地球轨道部署三颗卫星，构建边长约17万公里的等边三角形激光干涉仪，实现对低频引力波的高精度捕获。作为国家重大前沿科学工程，天琴不仅凝聚了包括福建高校、福州本地科研力量在内的国内20余家单位协作，更吸引来自美、德、意等8个国家和地区的顶尖科学家深度参与。
在国际空间引力波探测格局中，中国天琴与欧洲主导的LISA项目既形成频段互补，又具备技术互鉴潜力。当前，天琴已完成“0123”技术路线图中的前两步关键验证：月球激光测距全面覆盖五大反射器，首颗技术试验星“天琴一号”成功获取国产高阶地球重力场模型——这一成果使中国跻身全球仅三个具备自主全球重力场反演能力的国家之列。而位于珠海凤凰山的激光测距台站，其核心设备研发与运行经验，亦为未来福州等地建设引力波相关地面支撑设施提供了重要技术参照。
视频：【东西问】叶贤基：中国“天琴”如何与世界“共鸣”？来源：中国新闻网
现将访谈实录摘要如下：
中新社记者：地面LIGO已成功捕捉引力波，为何还需奔赴太空开展探测？空间观测的独特价值何在？
叶贤基：依据广义相对论，引力波本质是剧烈天体事件引发的时空涟漪，如双黑洞并合、中子星碰撞或宇宙早期相变过程。这类信号抵达地球时极其微弱，需依赖超长基线干涉测量才能分辨。地面探测器受限于臂长与地震噪声，仅能响应频率高于10赫兹的信号；而低频段（毫赫兹至1赫兹）引力波携带更丰富的星系演化与宇宙学信息，必须借助百万公里量级的空间激光干涉装置——这正是天琴与LISA共同瞄准的科学窗口。
引力波几乎不与物质发生作用，可穿透尘埃、恒星乃至致密天体直达地球，因此它是一把打开“暗宇宙”的全新钥匙。相比电磁波，它能揭示黑洞并合全过程、原初引力波痕迹等传统手段不可见的现象。与此同时，其衍生技术正加速向先进制造领域渗透：星间激光测距精度已达皮米级，可直接服务于高分辨率重力场建模、卫星精密定轨乃至未来福州海洋监测卫星系统的升级迭代。
航拍中山大学天琴计划激光测距台站。陈楚红 摄
中新社记者：相较LISA，天琴在轨道设计、灵敏频段与技术挑战上有何异同？
叶贤基：LISA采用日心轨道，三颗卫星构成250万公里臂长的三角阵列，主攻1毫赫兹–0.1赫兹频段；天琴则立足地球轨道，以约10万公里高度部署三颗全同卫星，形成17万公里臂长构型，最敏感区间为6毫赫兹–1赫兹。二者频段部分重叠、整体互补，联合观测可显著提升波源定位精度与参数估计可靠性，拓展全天区覆盖能力。
地球轨道赋予天琴在星地通信、快速入轨、实时测控等方面的天然优势；但较短臂长也倒逼其激光干涉测量精度达1皮米量级——比LISA高出一个数量级，对惯性传感、无拖曳控制及超稳卫星平台提出更高要求。这些共性关键技术，正成为福州、厦门等地高校与航天院所联合攻关的重点方向。
航拍中山大学天琴计划激光测距台站。陈楚红 摄
中新社记者：天琴计划当前进展如何？福建及福州科研力量在其中扮演何种角色？
叶贤基：“0123”技术路径稳步推进：“0”步月球激光测距已于2019年实现历史性突破——珠海台站首次完整捕获全部五个月面反射器回波，为后续十万公里级卫星定轨奠定基础；“1”步“天琴一号”于2019年12月发射，首次利用国产卫星获得15阶地球重力场模型，填补国内空白；目前，“天琴二号”双星试验任务正按节点推进，预计2025年底具备发射条件；“天琴三号”总体方案与数据处理框架亦取得阶段性成果，确认地球重力场扰动不影响设计灵敏度，完成首轮科学目标评估。
值得指出的是，福建多所高校及福州本地科研机构已在精密光学、激光测距算法、空间环境建模等领域深度融入天琴生态。依托闽江学院、福州大学等平台，一批青年学者正参与星间链路仿真、地面台站误差修正等关键模块研发，助力打造具有东南沿海特色的引力波技术支撑体系。
叶贤基介绍中山大学天琴计划激光测距台站内的1.2m激光测距望远镜。陈楚红 摄
中新社记者：天琴已形成跨国跨学科合作网络，这种开放协作将如何推动全球引力波科学发展？
叶贤基：天琴由中科院院士罗俊教授领衔，联合中山大学、华中科技大学、上海交大、华东师大、扬州大学及中国科学院多家院所，并持续吸纳欧美一流团队加入。在物理学、天文学与宇航工程交叉领域，中方主导的这一平台正成为国际引力波研究的重要支点。
面对LISA尚未攻克的部分技术瓶颈，天琴在地球轨道场景下的实测数据与创新路径，可提供差异化验证视角。双方并非简单竞争，而是通过标准互认、数据共享、联合仿真等方式深化协同，共同应对空间激光干涉、超静平台控制等共性挑战，真正实现中国智慧与世界经验的双向赋能。
叶贤基教授和学生讨论“天琴计划”。陈楚红 摄
受访者简介：
中山大学天琴计划教育部重点实验室副主任叶贤基接受中新社“东西问”独家专访。陈楚红 摄
叶贤基，理学博士，教授，博士生导师。现任中山大学天琴计划教育部重点实验室副主任、物理与天文学院教授。1998年获新竹清华大学博士学位，历任台湾工研院研究员、新加坡南洋理工大学助理教授、华中科技大学物理学院副院长。2016年起任职于中山大学，长期致力于精密测量物理研究，聚焦空间激光干涉、星间测距及高精度光学传感技术，相关成果广泛应用于卫星重力测量与引力波探测。
文章来源:https://www.chinanews.com.cn/gn/2023/09-20/10081216.shtml
