“天琴計劃”立新功：測出國內最準地月距離

本報記者 鄭 楊 通訊員 盧旖維

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，為天琴衛星的高精度定軌提供技術支撐；第“1”步發射單顆衛星，建立高精度空間慣性基準；第“2”步是發射兩顆衛星，對長距離星間激光干涉測量技術開展在軌驗證；第“3”步是發射3顆衛星構成三角形編隊，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射的天琴衛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，升級昆明的衛星激光測距系統于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展。”羅俊院士說。