“天琴计划”教育部重点实验室 2021年度开放课题申请指南

第一章 申报须知

1. 本批课题将采取“发布指南、自由申请、专家会审、择优资助”的方式组织实施。

2. 申请内容应在指南所列研究方向。申请书可根据课题指南自拟题目，但研究内容应紧密围绕各课题全部或部分研究内容。鼓励申请人在所列方向上提出其他前瞻性课题。

3. 课题负责人应该具有较高的学术水平、无不良科研行为记录。

4. 每名申请人最多可以参加两项指南课题的申报，但主持申报的课题最多一项。每个课题的执行时间一般为1-2年。

5. 申请截止时间：2021年10月31日。

6. 申请流程：申请人可先利用电子邮件发送扫描版申请书（需加盖单位公章）到实验室，待审批通过后，再根据通知提交纸质版申请书。

7. 支持额度：本批指南课题每项预期支持2-3万元，需要召开学术会议的，可支持5-6万元。经费不外拨且在中山大学报账。

8. 联系方式及联系人：

通讯地址：中山大学珠海校区天琴中心，广东省珠海市香洲区唐家湾大学路2号

E-mail地址：tianqin@sysu.edu.cn

联系电话/传真：0756-3668964

联系人：王珊慧

第二章 申报方向和研究内容

研究方向1：引力波探测科学目标和数据处理研究

      引力波信号极其微弱，往往深度淹没于各种系统噪声中。空间引力波探测涉及的惯性传感、激光干涉测量、复杂环境条件下各类控制等过程受电磁场等空间环境因素影响、受激光频率稳定性等探测器各个子系统性能特性影响、也受卫星平台内温度场等局部环境因素影响，会给最终探测到的引力波信号带来复杂而难以完全准确模拟的噪声。因此，需要面对超微弱引力波信号与探测器系统复杂耦合问题，建立完善的物理与数值相结合的仿真体系，深入研究引力波探测系统的各类噪声特性，充分研究各类引力波辐射基本过程和波形特性，形成强噪声干扰条件下提取引力波微弱信号的理论和方法，解决强噪声背景下超微弱引力波信号的辨识和分析问题。

研究方向2：超高精度空间惯性基准技术研究

      惯性基准是获取时空曲率和引力波信息的前提。空间引力波探测的前提是实现利用若干个参考物体（称为检验质量）的自由落体运动来准确反映引力场的性质，因此要求各个检验质量只在引力场的影响下运动。在实际空间环境中，来自太阳的光辐射和粒子辐射、星际磁场、宇宙射线、检验质量周边的温度场和稀薄气体、检验质量与卫星平台的微弱耦合等都可能破坏检验质量的自由落体状态。需要面向空间多物理场耦合环境，深入研究各种外界干扰，实现对非引力效应的高精度抑制与隔离，确立近乎理想自由落体状态的时空测量基准。

研究方向3：超长距离星间激光干涉测量技术研究

       激光相位是引力波探测信号的直接载体，而激光相干性是进行光学干涉测量的必要条件。激光相干性一旦被破坏，激光干涉测量的误差就会变大，测量灵敏度就会变差。空间引力波探测利用激光干涉测量技术，精确测量激光在不同检验质量之间来回传播的相位变化来捕获引力波信号。激光光束经过长距离传播后，功率显著衰减、频率发生漂移、波前产生畸变，卫星姿态不稳还将使激光在仪器中的传播路径发生变化，以上种种因素都会给引力波探测带来显著的不确定性。因此，需要面向星间激光干涉测量技术，深入研究弱光的相位量子噪声、激光指向与出射激光波前畸变耦合相位噪声、快速转镜引入的相位噪声、光学平台引入的光程相位噪声、外差锁相环引入的残余相位噪声等问题。

研究方向4：引力波探测卫星星座及测定轨技术研究

       天琴计划将由三颗全同卫星组成一个等边三角形阵列，卫星本身做高精度无拖曳控制以抑制太阳风、太阳光压等外部干扰，卫星之间则通过激光精确测量由引力波造成的距离变化。因此在引力波探测过程中，卫星轨道控制、无拖曳控制、姿态控制和星间光束指向测控等的偏差会造成卫星姿态与星间激光链路指向的不一致、卫星间激光干涉测量臂长偏差过大等问题，影响空间引力波探测的正常进行或者给探测结果带来显著误差。因此，需要面向大尺度、分布式、多自由度复杂系统的高精度一致性需求，解决空间引力波探测器长期高精度稳定运行问题。