中國國家天文台研究發現月球探測活動支持低頻重力波探測

兩個互相環繞的重物產生重力波時空漣漪
中國科學院國家天文台月球與深空探測研究部平勁松研究員聯合召集和參與的一項地月高精度微波測距測速技術研究顯,借助嫦娥月球探測中繼通訊導航衛星,或者藉助月球登陸器與地月平動點L4、L5 位置的導航衛星,在實現對地月定位導航授時的同時,有機會通過超高精度的衛星間距離和速度的連續測量,支持對低頻重力波的探測。

合作團隊借助嫦娥三號著陸器的星- 地測量鏈路,獲得了登陸器與地面測站之間的多普勒測量的功率譜密度,成功地給出1mHz 到0.05Hz 頻段內隨機背景引力波能量密度的上限約束,並對利用嫦娥四號衛星進行隨機背景重力波上限約束可行性進行了預期,約束結果會比嫦娥三號衛星好一個量級。

研究團隊還進一步獲得一百秒積分採樣條件下地月三十八萬公里距離的雙向鏈路上每秒2微米的速度測量能力,並證實了隨著測量積分時間加長,速度測量精度按簡單線性比例提高的特性。考慮月球的運動週期的限制,使用這種方法在地月空間尺度上觀測對一千至五十萬秒左右週期的低頻引力波感度最佳。這項技術採用星間鏈路時,可以規避地球轉動、板塊運動、地震、大氣電離層等對測量的影響,對空間低頻重力波探測比星地微波差分鏈路更加具有優勢,為探索空間低頻重力波提供了一個全新的概念思路和技術途徑。

【圖:激光干涉重力波天文台;文:節錄自中國科學院國家天文台網頁;新聞訊息由林景明提供】

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