空间引力波探测关键技术预先研究

批准号:
11235004
项目类别:
重点项目
资助金额:
340.0 万元
负责人:
周泽兵
依托单位:
学科分类:
A2504.相对论、引力与宇宙学
结题年份:
2017
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
叶贤基、陈李生、吴书朝、涂海波、屈少波、白彦峥、杨山清、梁浴榕、刘力
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中文摘要
引力波探测具有重大科学意义,不仅直接检验爱因斯坦广义相对论,也将提供另一手段和窗口来研究宇宙起源和结构。相对地面引力波探测而言,空间探测频带低,波源多,对应更丰富的天体物理现象,但技术难度大,因此,相对我国引力波探测几乎空白的现状而言,致力于发展空间引力波探测不仅科学意义特别重大,而且势必将导致发展一批高新空间技术。本项目将针对我国科学家最近多次论证提出的空间引力波探测计划,参考欧美合作的空间引力波天线LISA计划的研究进展,在项目组多年来惯性传感器和星间激光测距研究基础上,进一步深入论证空间引力波探测的总体技术方案,同时研制高精度多级扭摆系统开展惯性传感器技术攻关、地面测试和验证工作,在已有10m地面星间激光测距研究平台基础上开展等效距离更远、精度更高的星间激光测距关键技术攻关、地面测试和验证工作。最终,为我国空间引力波探测总体技术方案确定和项目的进一步实施奠定厚实基础。
英文摘要
Gravitational waves detection is a significant scientific research, not only for testing Einstein's General Relativity but also for opening another window to explore the origin and structure of universe. Compared with the ground-based gravitational waves detection, the spaceborne gravitational waves detection aims at detecting low-frequency waves that are generated by more interesting astrophysical phenomena. However, it is an extremely challenging mission, and we have almost no research experience in this field in China. From this aspect, the gravitational waves detection is meaningful and also a strong driving force to push the development of high-end space technologies. This project is focused on the spaceborne gravitational waves detection mission proposed in China that had been discussed for a certain time period, meanwhile, refering to the LISA (Laser Interferometer Space Antenna) project developed by USA and Europe. Based on the research experience and progresses on precision inertial sensor and intersatellite laser ranging achieved by our research group in the past years, we will further explore the technical scheme of spaceborne gravitational waves detection, develop high-precision multi-degree-of-freedom torsion pendulum for research on inertial sensing and its ground-based testing. Moreover, we will develop the key technologies of intersatellite laser ranging, especially for the case of long baseline with ultra-high precision of laser ranging based on current 10m prototype experiment, and corresponding ground-based testing. The final science goal is to build the solid foundation of spaceborne gravitational waves detection mission in China that is expected to be lunched in the future.
根据计划书要求,本项目主要面向空间引力波探测任务中亟待解决的若干关键技术展开理论和实验研究–主要包括高精度空间惯性传感器设计及其性能验证、星间距离的激光高精度干涉测量技术。项目已遵照计划书有序推进,各单元技术的进展良好,符合甚至超出计划书要求,本资助支持下取得的进展对于推进我国自主开展的空间引力波探测项目具有重要意义。.本项目针对空间引力波探测任务专门设计了高精度惯性传感器,理论分析了其噪声特性,重点发展了基于扭摆的隔振和性能测试等相关地面验证技术,完成了测量分辨率达到10-14m/s2/Hz1/2@1mHz量级的地面测试系统的研制和测试,传感器电路噪声达到了1.6×10-7pF/ Hz1/2@0.1Hz、检验质量净电荷探测与管理分辨率达到了1.4×10-14 C/Hz1/2@1mHz;设计并建设了星间激光干涉测距地面性能测试验证系统,在该系统上重点实验研究了星载超稳主激光系统、超稳干涉仪光学平台、激光指向控制、高精度相位计,以及弱光锁相等硬件单元,其中激光干涉仪分辨率在0.4Hz频率处达到了1pm/Hz1/2量级,相位计分辨率达到了10-6rad/Hz1/2@0.1Hz,激光指向控制精度达到了2×10-7rad/Hz1/2@0.1Hz;为了研究和验证检验质量表面作为反光镜进行激光干涉测量时两个子系统间的耦合,设计并建设了地面物理仿真系统并进行了实验研究。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Improving the measurement sensitivity of angular deflection of a torsion pendulum by an electrostatic spring
静电弹簧提高扭摆角偏转测量灵敏度
DOI:10.1088/0264-9381/32/17/175018
发表时间:2015-09-10
期刊:CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY
影响因子:3.5
作者:Bai, Y. Z.;Fang, L.;Zhou, Z. B.
通讯作者:Zhou, Z. B.
Developing a narrow-line laser spectrometer based on a tunable continuous-wave dye laser
开发基于可调谐连续波染料激光器的窄线激光光谱仪
DOI:10.1063/1.4893014
发表时间:2014
期刊:REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS
影响因子:1.6
作者:Wang Chun;Lv Shasha;Liu Fang;Bi Jin;Li Liufeng;Chen Lisheng
通讯作者:Chen Lisheng
Analysis of frequency noise in ultra-stable optical oscillators with active control of residual amplitude modulation
通过剩余幅度调制的主动控制来分析超稳定光学振荡器中的频率噪声
DOI:10.1007/s00340-014-5923-x
发表时间:2014-09
期刊:APPLIED PHYSICS B-LASERS AND OPTICS
影响因子:2.1
作者:Li Liufeng;Shen Hui;Bi Jin;Wang Chun;Lv Shasha;Chen Lisheng
通讯作者:Chen Lisheng
DOI:10.1016/j.asr.2013.01.031
发表时间:2013-06
期刊:Advances in Space Research
影响因子:2.6
作者:Z. Zhu;Zebing Zhou;L. Cai;Yanzheng Bai;Jun Luo
通讯作者:Z. Zhu;Zebing Zhou;L. Cai;Yanzheng Bai;Jun Luo
A low-frequency vibration insensitive pendulum bench based on translation-tilt compensation in measuring the performances of inertial sensors
基于平移倾斜补偿的低频振动不敏感摆台测量惯性传感器性能
DOI:10.1088/0264-9381/32/19/195016
发表时间:2015-09
期刊:Classical and Quantum Gravity
影响因子:3.5
作者:Liu L.;Ye X.;Wu S. C.;Bai Y. Z.;Zhou Z. B.
通讯作者:Zhou Z. B.
高精度惯性传感器中的残余气体扰动规律及抑制方法研究
- 批准号:11975105
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:周泽兵
- 依托单位:
利用静电扭摆测量导体表面电势分布及其影响
- 批准号:11075058
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:52.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:周泽兵
- 依托单位:
空间惯性传感器及其应用研究
- 批准号:10675047
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:40.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:周泽兵
- 依托单位:
宏观旋转物体等效原理的扭秤方案检验研究
- 批准号:10205005
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:27.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:周泽兵
- 依托单位:
国内基金
海外基金
