引力波探测器LISA发射计划:2035年开启低频宇宙“听”新窗口
原创引力波探测器 LISA 发射计划敲定2035年年中发射,作为人类首个专属空间引力波观测平台,它将填补地面引力波探测器的低频观测空白,解锁超大质量黑洞合并、原初引力波等宇宙深处的“声音”,为破解宇宙起源、星系演化等核心天文谜题提供关键数据。见闻网梳理欧空局(ESA)2026年最新公告及国内引力波领域专家观点发现,LISA的发射不仅是引力波天文学的里程碑,更将与中国“太极”“天琴”计划形成全球协同观测网络,开启多信使天文学的全新纪元。
从地面到太空:LISA为何是引力波观测的“必选项”

自2015年LIGO首次探测到恒星级引力波以来,人类已捕获百余次引力波信号,但这些信号均为10Hz以上的高频波,仅来自中子星碰撞、恒星级黑洞合并等小天体事件。而宇宙中更关键的“引力波源”——超大质量黑洞合并、宇宙早期暴胀产生的原初引力波,其频率集中在0.1毫赫兹至1赫兹的低频段,地面探测器受地球引力噪声、地震干扰、臂长限制(LIGO臂长仅4公里),根本无法捕捉到这些微弱信号。
LISA(激光干涉空间天线)则完美解决了这一困境:它由三个相同的航天器组成边长250万公里的等边三角形,在地球后方约5000万公里的轨道上与地球同步绕太阳运转。见闻网从ESA技术手册中获悉,LISA的激光臂长是LIGO的62.5万倍,能通过激光干涉探测到小至几皮米(万亿分之一米)的距离变化,相当于质子半径的千分之一,足以捕捉低频引力波的时空涟漪。
引力波探测器 LISA 发射计划:2035年的十年磨一剑
LISA的发射计划并非一蹴而就,而是历经数十年技术验证与迭代:2015年欧空局发射LISA探路者号,成功验证了太空无拖曳控制、高精度激光干涉等核心技术;2024年LISA正式立项,由欧空局主导、NASA参与,总预算约20亿欧元;2026年ESA最新公告确认,引力波探测器 LISA 发射计划将于2035年年中使用阿丽亚娜6号火箭发射,三个航天器将在发射后6个月内完成轨道部署,形成稳定的等边三角形观测构型。
见闻网采访ESA LISA项目科学家得知,发射后的LISA将首先进行1年的系统调试,随后开启至少4年的正式观测期。根据模拟数据,LISA在4年观测中预计能探测到0.13-231个超大质量黑洞双星强透镜事件,其中多达61%的轻种子黑洞事件,仅因强透镜效应才达到可探测阈值,否则将无法被地面设备捕捉。
技术攻坚:太空激光干涉的三大“卡脖子”难题
要在250万公里的太空尺度实现高精度干涉,引力波探测器 LISA 发射计划需攻克三大核心技术难关:
1. 无拖曳姿态控制技术:每个航天器内部装有金铂合金制成的悬浮测试质量,需通过微推进器实时调整航天器姿态,让测试质量仅受引力作用,避免太阳风、辐射压等非引力干扰。LISA探路者号已将测试质量的加速度噪声控制在10^-15 m/s²/√Hz以内,这一精度相当于在地球到月球的距离上测量一根头发丝的粗细。
2. 远距离激光相位稳定:250万公里的激光传输会因宇宙尘埃、引力透镜效应产生相位漂移,LISA通过光电负反馈降噪技术,将激光频率稳定性控制在10^-19以内,确保干涉信号的准确性。见闻网了解到,这项技术由山西大学光电研究所参与研发,已在地面模拟实验中验证成功。
3. 多航天器协同观测:三个航天器需保持等边三角形构型,轨道误差不超过1公里。ESA开发了AI驱动的轨道优化算法,能根据太阳、地球引力场变化实时调整轨道,确保观测构型的长期稳定。
科学黄金矿:LISA能揭开哪些宇宙秘密?
LISA的观测数据将为天文学带来颠覆性突破,其核心科学目标包括三大方向:
1. 超大质量黑洞演化:LISA能探测到宇宙诞生后10亿年形成的超大质量黑洞合并,研究黑洞的“种子”起源——是由恒星级黑洞合并而成,还是直接由气体云坍缩形成。根据模拟,LISA观测到的超大质量黑洞信号信噪比可高达数千,能精准测量黑洞的质量、自旋参数,验证广义相对论在极端引力场下的正确性。
2. 原初引力波探测:宇宙大爆炸后暴胀阶段产生的原初引力波,是验证暴胀理论的唯一直接证据。LISA的低频观测窗口能捕捉到这些微弱信号,帮助科学家确定宇宙暴胀的具体参数,揭开宇宙诞生的第一秒发生了什么。
3. 暗物质候选体验证:LISA能区分标量超轻暗物质与引力波信号——暗物质会诱导测试质量产生振荡运动,导致激光出现独特的多普勒频移。见闻网从最新研究论文中获悉,LISA通过1年的观测数据,能以99%的置信度区分这两种信号,为暗物质研究提供新线索。
中欧协同:LISA与中国“太极”“天琴”的互补格局
在引力波探测器 LISA 发射计划推进的同时,中国自主研发的“太极”“天琴”空间引力波计划也在稳步实施:太极计划由三颗卫星组成,臂长300万公里,计划2033年发射;天琴计划由三颗卫星组成,臂长17万公里,预计2035年左右进入正式观测阶段。
见闻网采访国内引力波领域专家得知,LISA与中国的两个计划形成了互补的观测网络:LISA在0.1毫赫兹-1赫兹的低频段灵敏度最优,太极计划在0.1毫赫兹-1赫兹的中频段优势明显,天琴计划则在1赫兹-10赫兹的中高频段更具竞争力。三者联合观测能将引力波源的天空定位误差从单个探测器的几十度缩小到几度以内,大幅提高观测精度,甚至能实现引力波的三维成像。
未来展望:LISA之后的空间引力波观测时代
若LISA按计划在2035年发射并成功运行,将开启人类对低频引力波的系统性观测,预计每年能发现数十个超大质量黑洞合并事件,催生一批诺奖级的科学成果。ESA已在规划下一代LISA计划,计划将航天器臂长延长至500万公里,进一步提高观测灵敏度;中国也在探讨太极、天琴计划的后续升级方案,力争在2050年建成全球领先的空间引力波观测体系。
总结来说,引力波探测器 LISA 发射计划是人类探索宇宙的里程碑式工程,它将填补低频引力波观测的空白,解锁宇宙深处的“隐秘声音”。而LISA与中国太极、天琴计划的协同观测,将构建全球覆盖的引力波观测网络,为我们理解宇宙起源、演化提供前所未有的数据支撑。或许在不远的未来,LISA将发现超出广义相对论的引力现象,彻底改写人类对时空的认知——你认为LISA会带来哪些颠覆性发现?欢迎在见闻网评论区留下你的思考。
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