“太極生兩儀，兩儀生四象，四象生八卦。”在《易經》中，“太極”二字意味著天地間最原始的狀態。千百年來，人類一直執著於探索宇宙的誕生與演化。
而尋找引力波，就是探索宇宙奧秘的有力手段。
早在十年前，中科院開始就空間引力波探測進行規劃，並於2016年披露了以中科院院士胡文瑞、吳嶽良為首席科學家的太極計劃。
近日，太極計劃專職科學家、中科院力學所副研究員羅子人向《中國科學報》記者透露：在中科院先導項目支持下，太極項目涉及的關鍵技術均在開展原理樣機研製，並逐步轉入工程階段。
項目計劃在2033年，將三顆衛星組成的探測星組發射到太空，形成一個邊長300萬公里的正三角形。衛星採用日心軌道，可避開地月系統引力影響，軌道始終保持對太陽入射角60°狀態，使得航天器內部擁有穩定溫度環境。
與LIGO等地面探測器不同，空間探測器能夠排除地面噪聲的干擾。
“由於地面信號少，噪聲強度大，地面探測更像是在噪聲裡尋找信號。”羅子人表示，“而空間探測更像是在信號堆裡找信號。因為在空間引力波的探測範圍內，引力波的數量非常多，波源信號強度也都比較大。”
如此一來，能探測到的引力波頻段也更豐富。太極的探測範圍在0.1毫赫茲至1赫茲之間，相對測量精度可達10-21-10-20。
在中低頻段，有哪些更值得探索的引力波？
以太極計劃的主要探測目標之一，超大質量黑洞併合為例。黑洞併合產生的引力波，其總質量越大，頻率越低。因此數十萬甚至上百萬太陽質量的黑洞在併合時，會產生中低頻段的引力波。
“每一個星系都會有超大質量黑洞，對黑洞的形成、生長做一個全時段的探測，就能進一步瞭解星系的演化。”羅子人表示。
引力波的探測還能幫助人們獲知第一代恆星較為準確的死亡時間。
“由於宇宙學紅移效應，在宇宙在電離初期，一千個太陽質量大小的黑洞產生的引力波，其頻率紅移後也會進入太極的測量頻段。而這些黑洞很可能是第一代恆星（Pop III星）死亡後的遺蹟。”羅子人解釋道。
此外，極端質量比旋（EMRI）系統、河內雙星和隨機引力波，都是太極計劃的探測目標。
為了能捕捉並區分細微的引力波信號，太極系統的設計精密而複雜。系統的測量精度要在百萬公里量級達到皮米級別。
羅子人表示，系統內的子系統有六七十個，且子系統之間存在的耦合多達六七百項。若想讓太極系統在天上正常運行工作，硬件、設計、管理等方方面面的問題都要解決好。
目前，激光干涉測距系統、慣性傳感器系統、無拖曳控制與微推進系統和超淨超穩飛行器的各項設計、研製工作正有序進行，其中一些設備有望於2020年進行在軌實驗驗證。
引力場中會產生波動，比如雙星相互吞噬而產生的擾動，其圖案與中國的太極圖案相似，“太極計劃”的名字也因此而得來。（圖片來自網絡）
太極系統中，由三顆衛星組成的探測星組在日心軌道上運行，質心落在地球軌道上
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