风雨六载，筑梦未来|中山大学天琴中心成立六周年记

中山大学天琴中心成立于2016年4月10日，主要目标是实施推进我国自主的空间引力波探测计划——天琴计划。天琴计划是罗俊院士团队主导的国际空间引力波探测计划，酝酿准备于上个世纪90年代，于2014年3月正式提出。天琴计划的基本方案是于2035年前后在约10万公里高的地球轨道上，部署三颗全同卫星构成一个边长约为17万公里的等边三角形星座，建成一个在太空中进行引力波探测的空间引力波天文台。

天琴计划将打开0.1mHz～1Hz频段的引力波的探测窗口，主要探测对象包括银河系中大量的致密双星、邻近宇宙空间的恒星级双致密星、遥远星系中高达上千万倍太阳质量的大质量黑洞、以及源于早期宇宙的随机引力波背景等，开展这些引力波源的探测对于揭示黑洞起源、引力本质、宇宙演化等，都有非常重要的意义，有望对物理学和天文学产生显著的推动作用。

天琴计划的每颗卫星内部都包含完全悬浮起来的检验质量，在引力波探测过程中精确测量卫星相对检验质量运动的偏差，并精确控制卫星使其跟随检验质量运动，从而抵消太阳风、太阳光压等因素造成的细微的非引力扰动，保证检验质量只在引力场的作用下运动，真实反映引力波的效应。高精度的激光干涉测量技术将被用来记录检验质量之间的细微距离变化，以获得引力波信号的信息。因此，天琴计划的开展需要攻克一系列核心关键技术，包括高精度空间惯性基准、长基线星间激光干涉测量、超静超稳卫星平台及编队、复杂噪声背景下的微弱引力波信号辨识分析等。天琴计划的开展将推动我国高精度空间探测载荷及卫星技术跨越式发展，在各个阶段所取得的技术进步也在地球重力场测量等方面有重要的应用，具有重大的战略价值。现有的技术水平离空间引力波探测实际需求还有较大的差距，在部分核心技术指标上还有量级的差距，为此天琴计划将按照“0123”技术路线图，分步实施、有序推进各关键技术逐步走向成熟。

第“0”步：开展月球激光测距实验，包括研制新一代激光测距角反射器、新建和升级激光测距台站，获得对天琴卫星的高精度测距能力，为天琴卫星的高精度定轨提供技术支撑。

第“1”步：发射高精度空间惯性基准技术试验卫星，对高精度惯性传感、微牛顿级推进器、高精度无拖曳控制等核心技术进行在轨验证。

第“2”步：发射星间激光干涉测量技术试验双星，对星间激光干涉测量技术进行在轨验证，同时验证下一代低低跟踪卫星重力场测量技术，为研究全球环境变化、水资源调查、地球物理学等基础科学研究提供高精度全球重力数据。

第“3”步：发射天琴三星，进行引力波的空间探测，开展引力波物理学、天文学领域的基础科学研究。

2015年，中山大学开始天琴计划的系统推进，于2016年4月成立天琴中心，按照“大平台、大项目、大团队”的思路全面发展。

在“大平台”建设方面，布局了建设天琴计划核心载荷研究基地、天琴计划激光测距台站、空间引力波探测地面模拟装置等大型科研平台。天琴计划核心载荷研究基地包括面积约3.8万平方米的天琴中心大楼和面积约为2.4万平方米的天琴计划山洞实验室。天琴中心大楼于2017年10月开工，2018年底封顶，2020年8月交付使用；山洞实验室于2019年8月开始了隧道的爆破和挖掘工作，2020年6月隧道全线贯通并进入山洞加固和内部装修阶段，预计于2022年下半年交付使用。天琴计划激光测距台站位于珠海市高新区凤凰山山顶，配备1.2米口径望远镜。台站建设始于2017年，包括上山道路及山顶激光测距台站主体建筑工程的建设同步推进，2018年6月山顶开始平整，2019年3月台站建设完成进入设备安装和调试阶段，5月台站开始正式运行。空间引力波探测地面模拟装置于2018年启动，目前已经完成可行性方案论证，土建工作将于近期启动。

在“大项目”建设方面，天琴计划“0123”技术路线图的各个阶段均取得积极进展。第“0”步于2019年成功测得月球上的全部5个激光反射器，为国内首次，使我国成为继美国、法国后国际上第三个完成该项试验的国家。第“1”步于2019年底发射“天琴一号”高精度惯性基准技术试验卫星，圆满完成了空间惯性基准、微牛级连续可调微推进、无拖曳控制等六大关键技术的在轨验证，实现了高精度空间惯性基准技术和超静超稳卫星平台技术的跨代发展。第“2”步“天琴二号”高精度星间激光干涉测量技术试验双星项目于2021年底获国家航天局批复立项，预计于2027年发射升空。第“3”步“天琴三号”（即天琴天文台）的科学目标和科学任务方案不断精化，科学目标方面已经完成了对天琴主要引力波源探测能力的第一轮评估，初步明确了天琴的预期科学发现能力；科学任务方案方面系统分析了天琴计划的地心轨道方案的地月引力摄动、月球阴影规避方案、以及轨道热环境等问题，初步研究结果表明这些问题在天琴计划的目标频段内对引力波探测都没有实质影响，从而为天琴计划科学任务方案的进一步细化奠定了坚实基础。

在“大团队”建设方面，六年来天琴团队始终将人才引进和创新型人才培养作为首要任务，目前已经建立了一支包括科学研究、技术攻关、工程实施、项目管理等各方面综合交叉的研究队伍。团队现有人员338人，其中固定人员65人（教授16人，副教授18人，技术工程师8人，其中院士2人、杰青2人、优青1人），专职科研和博士后19人，在读博士生和硕士264人。在国际国内合作方面，多次召开天琴科学任务和专题技术研讨会，不断完善天琴计划的科学目标和技术实施方案。自从2014年12月8日在武汉召开了第一届天琴科学任务研讨会以来，先后在珠海、广州、武汉等地召开了6届国际研讨会，2018年12月在珠海召开的第五届天琴科学任务研讨会上成立了天琴合作组和天琴国际咨询委员会，截至2021年底，已有国内20多个单位加入天琴合作组，有8个国家和地区的科学家和天琴计划团队签订合作协议，天琴的研究队伍正在快速扩张，国际国内合作正在向纵深方向发展。

六年来，得益于国家航天局、教育部、科技部、基金委等国家部委和广东省、珠海市、高新区等地方政府的大力支持，得益于中山大学校领导、各个职能部门、相关院系的持续关心，也得益于天琴人的持续不懈拼搏，天琴中心在各方面的进步有目共睹。天琴中心先后获批建设教育部天琴前沿科学中心、国家航天局引力波研究中心、天琴计划教育部重点实验室、科技部外国专家局天琴空间引力波探测多学科创新引智基地（111）等，并先后获批中国地球物理学会、广东省科普教育基地。

时光荏苒，天琴中心已经度过了六个不平凡的春秋。六年来，天琴人分秒必争、风雨兼程，在攻克一项一项任务难题的同时，秉承和发扬了“创新精神、吃苦精神、团队精神”的团队文化，敢于走进科学无人区、勇于攀登科学高峰；始终坚持“规范、有序、可查、高效”的管理理念，秉持严慎细实、精益求精的工作作风，刻苦钻研、勇攀高峰的工作态度，将个人科学追求与面向基础科学前沿研究和面向国家战略需求融为一体，走出了一条深具内涵的基础研究和前沿技术协同创新的“天琴”之路！

天琴人的愿景是实现我国自主的空间引力波探测、使我国在人类探索宇宙的征程中站在更前沿的位置。辉煌凝众志，扬帆新征程。无论前路有多么坎坷，天琴人必将坚守初心，牢记使命，攻坚克难，砥砺前行，以“做祖国需要的科学家，做人民满意的好教师”为己任，以“做主人，快乐工作”为目标，为早日实现我国引力波探测的“中国梦”不懈奋斗！