天琴计划第“0”步月球激光测距项目首批结果正式发表
2022年5月25日,由中山大学物理与天文学院天琴中心主导,协同中科院长春光机所、空天信息创新研究院、云南天文台,南京大学等科研单位,合作完成的研究成果《The Facilities and Performance of TianQin Laser Ranging Station》论文在国际主流学术期刊正式发表,这也标志着天琴计划“0123”技术路线图中第“0”步月球激光测距项目的首批结果正式公布。
天琴计划的目标是于2035年前后发射三颗卫星组成一个边长约17万公里的等边三角形星座,在太空中构成一个巨型激光干涉仪,称为天琴空间引力波天文台,进行引力波的空间探测。天琴的成功运行离不开各颗卫星的高精度轨道信息。因此,需要对天琴卫星进行高精度激光测距以实现卫星精密定轨。
为发展天琴轨道卫星激光测距能力,天琴中心月球激光测距团队(现为测控技术研究室)开展了月球激光测距实验以验证系统的探测性能与稳定性。应用重复频率为100 Hz、脉宽为80 ps的1064 nm Nd:YAG的激光器作为光源和2×2超导纳米线单光子探测器阵列作为接收装置,获得了来自五个月面角反射器阵列的回波信号。本次发表的结果包括了234个标准点,每个标准点包含大约10分钟的连续测量数据,平均随机误差优于1cm,数据精度与现阶段国际上主要的月球激光测距台站的最高精度水平相当。
精确的月球激光测距数据对于引力物理、月球和地球物理研究均有重要作用,同时前期积累的空间目标激光测距经验和数据处理方法有助于实现天琴计划的最终引力波探测任务。

位于中山大学珠海校区的天琴计划激光测距台站在不到1年的时间内完成了建设,2019年6月8日以来,多次成功实现高精度地月距离的激光测量,并成功测得月球上的全部5个激光反射器,为国内首次,使我国成为国际上第三个完成该试验的国家。以上成果的取得既离不开中心的精心布局,也离不开团队相关人员的辛勤付出。

论文第一作者为天琴中心博士生张才士、高添泉,通讯作者为罗俊院士、涂良成教授、叶贤基教授和李明教授。