為了探測引力波，歐空局決定發射個探測器

據英國廣播公司（BBC）網站報道，近日，歐洲空間局（ESA）剛剛批准了歐洲旨在探測引力波的「LISA」探測器計劃，如果該計劃後續工作一切順利，那麼預計其將在2030年代發射升空。該探測項目的基本設計思路是採用三顆完全相同的探測器，在相隔250萬公里的距離上相互發射和反射激光，並進行極高精度的測量。

通過對光束進行極高精度的測量，研究人員希望該項目能夠探測到遙遠宇宙中發生的災難性事件，比如大質量黑洞合并時產生的引力波信號。

此前，美國境內的地面設施LIGO已經正式探測到三次引力波信號，最近的一次是在今年，該信號據信是一個質量約為太陽質量20~30倍的黑洞合并事件產生的。

而通過將探測器搬到太空里，科學家們認為他們將能夠探測到遠達整個可觀測宇宙範圍內，質量比LIGO探測到的事件天體大數百萬倍的引力波輻射源，並探查它們的活動情況。

而這將極大增加我們對於引力本質及其作用機制的理解，甚至有可能找出迄今為止似乎仍然無懈可擊的愛因斯坦相對論體系中可能存在的瑕疵或不完善之處。

歐空局科學主管阿爾瓦羅·吉門內斯-卡尼特教授表示：「將會發現什麼？我們完全無法預料。但或許我們可以藉此逐漸逼近那條分隔了相對論和量子力學的界線。」

歐空局科學項目委員會（SPC）近日在西班牙馬德里召開的會議上正式決定將探測引力波的LISA空間探測器項目確定為該機構近期內重點發展的所謂「旗艦項目」。這位工業界確定最適合的工程實現方案鋪平了道路。而一旦歐空局的各個成員國代表們向各自國內做完彙報，並在各國之間就經費分擔和研製任務分工等方面達成一致意見之後，歐空局科學項目委員會就能再次召開會議並讓項目正式啟動。

從這一刻開始，LISA項目才算是正式開始啟動，相關硬體設備也將同步開始製造出來。當然由於歐洲的特殊性，在此期間可能仍然需要花費精力去協調解決的問題之一便是各國在該項目中的角色和貢獻大小問題。

在此之前，該項目曾經是美國和歐洲之間的合作項目，按照當時雙方的約定，美歐將各自承擔大約50%的費用和研製任務。但是到了2011年，出於經費方面的考量，美國方面宣布將無法繼續參與項目，於是歐洲被迫只能獨自將該計劃繼續下去。

歐洲方面在美國退出之後繼續開展項目可行性分析並在去年發射了一艘技術驗證飛船，目的是對LISA項目涉及的一些關鍵技術進行實驗驗證。

然而，隨著設在美國華盛頓州和路易斯安納州境內的「先進LIGO實驗」證明了探測引力波的可行性，美國人又開始急切的想要再次回來，並從歐洲人的項目里分一杯羹。不過由於此前被美國人拋棄的痛苦經歷已經讓歐空局立下了規矩，以後任何的國際合作都不允許讓對方承擔的部分超過20%，以防止再次出現合作夥伴撒手不管，弄的歐洲措手不及的情況。不過，歐洲方面也提出，這個問題上歐洲仍然可以採取靈活立場，但前提條件是歐洲方面認為美國方面的參與的確能夠讓該項目的實施更為可行。

阿爾瓦羅表示：「20%的限制並非那麼剛性的，或許是15%，或許是30%，這並不重要。真正重要的是必須保證歐洲的項目領導地位。這是我們的旗艦項目之一，因此你必須保證項目實施中的主導權。之前五五開的安排，其問題就在於沒有任何一方擁有項目的領導權，也因此沒有任何一方能夠對項目最終的成敗承擔任何責任。」

探測引力波是一項難以置信的技術奇蹟。即便大質量黑洞之間的合并過程極為劇烈，但是在如此遠的距離上，其對時空的擾動效應仍然是極其微小的。LISA探測器要想開展引力波探測，那麼它對光束長度的測量精度必須達到皮米級（1皮米相當於1萬億分之一米）。而且別忘了，在進行這樣高精度測量的同時還必須保持三顆衛星之前的組合飛行，並且這三顆衛星相互之間的距離超過地月距離的6倍以上。

令人感到驚奇的是，儘管聽上去似乎有些類似天方夜譚，但是此前用於從技術上對LISA項目進行驗證的「LISA探路者」（LISA Pathfinder）飛行器已經取得了成功，從而為LISA項目的正式開展奠定了堅實的基礎。

另外，在同一場會議上，SPC委員會還正式確定了一項名為「柏拉圖」（PLATO）的行星搜尋計劃。這一項目最早是在2014年被選中的，這也讓我們能夠一窺從項目入選到得到正式放行的綠燈信號這兩者之間大約要間隔多長的時間。按照目前的計劃，柏拉圖項目將在2026年發射升空。

至於LISA，目前宣布的發射時間是在2034年。當然考慮到當前國際上對於引力波研究的熱門程度，相關方面預計會持續作出努力，希望能夠讓發射時間進一步提前。

對於這一問題，阿爾瓦羅表示：「時間上當然不可能太早，即便經費充足也是這樣。因為這事關技術上的成熟度與可靠性。要想研製如此複雜的設備，我們需要一定的時間。我想2030年已經是最快的可能性了，這還必須是在我們在此期間一直能夠確保經費充足，並且研製過程一帆風順的情況下才能實現。」

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