随着美国科学家首次直接探测到引力波的存在,这一话题受到持续关注。在我国,本土引力波探测工程也在积极推进中。其中,由中山大学发起的“天琴计划”项目与珠海紧密相关,也将为珠海创新驱动吹氧助燃。

在2月21日中山大学举办的推进实施“天琴计划”研讨会上,中大校长、“天琴计划”牵头人罗俊表示,“天琴计划“将以在中大珠海校区建设天琴计划综合研究设施为重要内容。第一期工程包括天琴综合研究大楼、山洞超静实验室,教学、科研、科普多功能观测站三个项目。

南方日报记者采访了解到，目前综合研究设施一期工程正在招标，预计今年五六月份动工。

引力波探测是科学皇冠上的一颗明珠，“天琴计划”将演绎出哪些“弦音”，可以带来什么效应？

借助发展“天琴计划”，中山大学和珠海可以成为中国空间引力科学和其他空间精密测量物理的最重要研究中心，走进国际科技创新领域的最前沿。

中大珠海校区也将以此带动海洋、空间等相关学科的发展，有别于广州、深圳校区，形成明显的学科特色，推动珠海高水平研究型大学建设，进一步丰富珠海创新人才的储备。此外，“天琴计划”的研究成果也可辐射至珠海的精密测量、激光、自动控制、航天等相关高新技术产业，加速“三高一特”现代产业崛起。

三项综合研究设施预计年中动工

“天琴计划”综合研究设施一期工程包括天琴综合研究大楼、山洞超静实验室、多功能观测站三个项目，预计今年五六月份开始动工。

从中山大学珠海校区山脚出发，沿着登山爱好者们“踩出来的路”顺山而上，翻过3个山丘，经过2个多小时跋涉，可以到达凤凰山一带海拔412米的南山顶。

在青翠山林中，只有低矮灌木和岩石的南山顶格外显眼。由山顶可见山下白色条带状的中大珠海校区、小南山以及杨寮水库。远处，珠江入海处的江面海面，以及珠海市区、中山均清晰看到。

未来，在南山顶看见的将不仅是眼前所见。中国本土引力波探测工程“天琴计划”中的多功能观测站将坐落在此。

罗俊在接受媒体采访时介绍，“天琴计划”是中山大学发起的一个科研计划，该校正在组建研究小组开展我国空间引力波探测计划任务的预先研究，制定我国空间引力波探测计划的实施方案和路线图，并开展关键技术研究。中山大学“天琴计划”将需要100人左右的教师团队，四五百人的研究、工程技术人员及博士后。

他透露，“天琴计划”项目庞大，目前国内已有10多个大学和研究院所及来自俄罗斯莫斯科大学的教授参与其中。德国、意大利、法国的相关顶尖教授也有望加入。“天琴计划”引力波研究所需的地面基础设施及天琴研究中心都将落户珠海，并且将开放部分设施作为科普教育基地，向珠海市民开放。“凤凰山的景色非常美丽，我们要在保证科研水准的同时，把观测站打造成一个旅游景点。”

珠海市副市长龙广艳表示，目前珠海市政府已投入约3亿元经费启动“天琴计划”基础建设，主要负责山洞实验室的挖掘、多功能观测站的站址土地平整和上山道路的修建。

中山大学天文空间科学研究院院长李淼在接受南方日报记者采访时透露，“天琴计划”综合研究设施的第一期工程包括3万平方米的天琴综合研究大楼、1万平方米的山洞超静实验室、位于南山山顶的5000平方米教学、科研、科普多功能观测站三个项目。“项目正在招标过程中，预计今年五六月份开始动工。”

“天琴计划”缘何选址珠海

“天琴计划”国家级重大科学研究平台是珠海市与中大全面新型战略合作伙伴关系协议中的内容之一。中大珠海校区在空间科学研究方面有良好基础，校区也具有较好的发展空间，并且能提供修建山洞实验室的条件。

目前，“天琴计划”正在争取成为国家重大科学工程和中国牵头的国际大科学工程，如此重大的科研项目及其综合研究设施为何落户珠海？

在中大珠海校区从事空间技术研究的教授何振辉接受南方日报记者采访时认为，主要有以下几个原因：

首先对于中山大学来说，其它校区相对来说已比较拥挤，珠海校区具有较好的发展空间。珠海校区院系目前处于调整过程中，天琴项目的到来，将会给中大珠海校区带来极大的发展。

其次，中大珠海校区空间技术中心成立已有10年，中心参与了由华裔诺贝尔物理学奖获得者丁肇中教授领导的AMS项目（阿尔法磁谱仪项目，是一个安装于国际空间站上的粒子物理试验项目，其目的在于探测宇宙中的反物质和暗物质），在航天技术尤其是热控、质量管理方面具有一定积累，这也是重要的选址依据之一。

另外，中大珠海校区背靠凤凰山，引力测试是一个非常精密的实验，对温度、震动各方面的要求较高，需要修建山洞实验室，中大目前只有珠海校区能够提供此类条件。

李淼也表示，中山大学珠海校区本身就拥有和空间科学研究有关的实验室，具有一定基础。同时，“天琴计划”落户是中大与珠海市全面新型战略合作伙伴关系协议中明确提出的，是双方合作的重要抓手。发展珠海校区是中山大学的重点战略之一，珠海校区未来将形成由20个学院组成、从本科到研究生的一个完整学科群体系。

“中山大学物理与天文学院也将落户珠海，由天琴研究中心、天文学系、空间科学与技术学系、精密测量物理学系四个部分共同构成。”他透露。

其中，天琴研究中心是珠海校区未来大的科研平台之一，物理与天文学院的天文学系、空间科学与技术学系预计每个学系将各聘任教师约30人；精密测量物理学系包含原子物理、激光、量子通信和计算等学科，也将有30名左右教师。建成后的学院同时含有基础学科和应用学科。天文学、空间科学与技术、精密测量物理三个部分相关科研教学及实验设施建筑面积将达到5.8万平方米，预计2—3年建成。

以珠海为基地辐射全省全国

“天琴计划”可以使中山大学和珠海成为我国空间引力实验和其他空间精密测量物理的最重要研究中心。从长远来看，这种基础研究将带动整个空间技术及其产业链飞跃发展，带动精密测量、激光、自动控制、大规模计算等技术领域和产业的发展。

“天琴计划”预计执行期为2016年至2035年，虽然耗时久远但影响巨大。罗俊表示，“天琴计划”不仅仅是基础研究，可能给广东的创新驱动发展带来积极效应，其发展过程中衍生的关键技术可用于很多领域，如通过精确测量地球重力场，可帮助了解地球水资源、矿产资源的分布与变化。

同时，他认为，“天琴计划”将带动中大珠海校区海洋、空间等相关学科的发展，使珠海校区有别于广州、深圳校区，形成明显的学科特色。天琴空间科学任务的实施还将为国家在空间精密测量领域培育人才，提升中山大学在空间科学与技术的科研学术水平，并为珠海市在尖端科技研究和产业方面再添一项耀眼的成绩。

在李淼看来，“‘天琴计划’带来的影响未必是快速直接的，但从长远来看，这种基础研究将带动整个空间技术及其产业链飞跃发展。”

随着“天琴计划”落地实施，珠海有望成为科技领军人才的“洼地”。“项目面向全球招聘人才，预期通过5年时间凝聚100人以上的科研队伍，必然带动中大珠海校区的建设，这本身对珠海高等教育、尤其是高水平研究型大学建设就是一个强大推动，有利于推动珠海成为相关领域创新人才的培养基地和输出基地。”李淼说。

具体来说，“天琴计划”将带动精密测量、激光、自动控制、大规模计算等技术领域和产业的发展。其次，空间技术水平的提高，也会对地质、水文、矿产、气候变化等地球科学领域产生重大影响。同时“天琴计划”的研究成果可辐射至珠海的相关高新技术产业，为珠海创新驱动增添动力。｀

李淼透露，依托“天琴计划”，中山大学将在珠海发展卫星技术、激光技术、定轨技术、量子通信、大规模计算等学科及技术的研究，争取填补广东相关技术领域的空白，进而以珠海为基地，影响全省乃至全国。预期项目建成以后，可以使中山大学和珠海成为我国空间引力实验和其他空间精密测量物理的最重要研究中心。

近年来，珠海大力建设“三高一特”现代产业体系，尤其是在航空航天领域，形成了航展的国字号品牌，并集聚航天科工集团珠海总部基地、中航通飞珠海基地等大型项目。

在何振辉看来，“天琴计划”是国际性的尖端科技项目，这与珠海建设国际化创新型城市的需求与目标非常吻合。他期待，“天琴计划”能助力珠海“三高一特”现代产业取得突破性发展，尤其是希望通过计划实施，为珠海带来一些实质性的航天项目。

“航天产业的特点更接近‘工业4.0’的概念，具有非标准、定制化、自动化、高端化的典型特征。‘天琴计划’也会带来一些全新的技术。”何振辉表示，从2015年国内生产总值相关数据来看，航空、航天器及设备制造业增长26.2%，发展势头良好，市场空间和潜力不断扩大。“天琴计划”将为珠海航空航天产业的创新发展带来利好，不过具体实际效益主要由市场决定，有待今后观察。

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1.“天琴计划”是什么

“天琴计划”是中山大学发起的中国空间引力波探测计划，将以发展空间引力实验关键技术为导向，在引力理论与实验分析、卫星平台与控制、光学测量与遥感、地月系统物理实验四个方面展开系统研究。

该计划将选取名为“RX J0806.3+1527”的超紧凑双白矮星系统作为重要探测对象，使用3颗人造卫星构成一个等边三角形阵列，每颗卫星内部包含1至2个极其小心悬浮起来的检验质量，将3颗卫星摆的轨道面正对双白矮星系统，通过高精度的激光干涉测距技术，记录由引力波引起的、不同卫星上检验质量之间的细微距离变化，获得有关引力波的信息。“三颗卫星在太空中就像一把竖琴，天琴计划便是如此得名。拨动琴弦的，正是引力波。”

“天琴计划”预期执行期为2016年至2035年，分四阶段实施：

第一阶段：2016至2020年

完成月球/深空卫星激光测距、空间等效原理检验实验和下一代重力卫星实验所需关键技术研发。主要研发成果包括：新一代月球激光测距反射器、月球激光测距台站、高精度加速度计、无拖曳控制（包含微推进器）、高精度星载激光干涉仪、星间激光测距技术等。

第二阶段：2021至2025年

完成空间等效原理检验实验和下一代重力卫星实验工程样机，并成功发射下一代重力卫星和空间等效原理实验卫星。主要研发成果包含：超静卫星平台、高精度大型激光陀螺仪、以及进一步提高加速度计、无拖曳控制（包含微推进器）、高精度星载激光干涉仪、星间激光测距等技术。

第三阶段：2026至2030年

完成空间引力波探测关键技术，完成卫星载荷工程样机。

第四阶段：2031至2035年

进行卫星系统整机联调测试、系统组装，发射空间引力波探测卫星。

2.天琴计划VSLIGO

LIGO中文全名为“激光干涉引力波天文台”，是位于美国路易斯安那州列文斯顿市、华盛顿州汉福德市的两个引力波探测器，与“天琴计划”并不相同。

“LIGO在性质上属于地面引力波探测器。”美国加州理工学院教授、LIGO科学联盟核心成员陈雁北在接受媒体采访时表示，由于会受地面震动影响，该类探测器普遍只对几十赫兹以上的引力波信号敏感，其作为天文观测手段的距离能力相对有限。

而空间引力波探测器可以避免这一问题。在空间中，物体之间的距离更长，且没有地面振动干扰，科学家便可观察到低频率的引力波，将观测范围延伸到更早期宇宙，获得更多信息。“天琴计划”所使用的探测器便属此类。

无论国外是否探测发现引力波，罗俊都认为，中国都应该在引力波探测上占一席之地，建设中国自己的引力波天文台。“天琴计划”将成为中方主导的国际合作项目，集聚全世界最优秀的科学家朝着同一个目标努力。

他表示，“天琴计划”的引力波探测会有光学辅助手段。通过天文观测已确定的双星系统，清楚它们的质量、方位、距离、相互之间绕行的轨道频率等。而LIGO是通过他们探测到的引力波信号反演推断存在两个黑洞的合并发生，但没有另外的独立方式进行确认，如没有光学辅助手段确认，这种方式叫模型依赖。“天琴计划”的引力波探测有光学天文望远镜作为辅助手段对引力波源的存在进行确认。

另外，二者探测重点也不相同。“天琴计划”探测低频段引力波，可以持续验证；LIGO探测的高频段引力波是短时间的引力波。

另据了解，除中山大学提出的“天琴计划”外，目前已知的中国本土引力波探测工程还有中国科学院发起的“太极计划”、中国科学院高能物理研究所主导的“阿里观测项目”以及中国科学院国家天文台承担建设的“FAST项目”。

【采写】南方日报见习记者 吴帆 记者 陈晓 崔森