从地到天，走好空间引力波探测的第一步——中国科学院长春光机所空间引力波超稳超净实验室建设

空中的涟漪、有质量的物质加速，改变了时空的扭曲，引力波随之产生。2017年，美国的3位物理学家因构思和设计激光干涉仪引力波天文台（LIGO），对直接探测引力波作出杰出贡献，荣获2017年诺贝尔物理学奖。地面引力波探测是一项革命性的科学成就，它们的发现验证了爱因斯坦广义相对论的预言，并且带来了对宇宙深层结构的全新洞见。通过探测引力波，科学家们得以窥探宇宙中最为剧烈、最为神秘的事件，如黑洞合并、中子星碰撞等，如图1所示。

然而，地面引力波探测受到地球直径与脉动等影响，只能探测到10赫兹到10千赫之间的引力波，无法满足人们对更深远宇宙世界的探索。为了捕捉到宇宙最深处的声音，探测并研究宇宙中产生的引力波，为人类对宇宙的认知开辟全新的篇章，中国的科学家们提出了空间引力波探测太极计划，如图2所示。

空间引力波太极计划将在日地轨道搭建起臂长为300万公里的等边三角形卫星编队，通过激光干涉光程的改变反演引力波的信息。空间太极计划的实施涉及高精度的卫星构造、精密的测量技术、复杂的数据处理等多个领域。其中，望远镜、干涉仪与惯性传感器是精密的测量技术中最为核心的载荷，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所（以下简称中国科学院长春光机所）的引力波团队所研究的就是空间引力波探测的核心载荷。

引力波信号极其微弱，即使两个卫星相距300万公里，引力波到来时引起的距离变化也仅有皮米量级。这相当于，在8倍地月距离上，测出百分之一氢原子直径的变化量。为了探测到如此微小的距离变化，惯性传感器内悬浮的检验质量的残余扰动加速度必须控制在千万亿分之一（10^-15）量级，这个数值比地面1g重力加速度小16个数量级，相当于一个西瓜重量大小的力作用在喜马拉雅山上产生的加速度扰动。