空間引力波探測和地球重力場空間測量兩大科學(xué)計(jì)劃具有重大科學(xué)意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。空間引力波探測不僅可以檢驗(yàn)愛因斯坦廣義相對論，還可開啟一個(gè)觀測宇宙早期的新窗口;而先進(jìn)重力場測量將為人們研究陸地水循環(huán)、冰川變化、海洋環(huán)流及大氣循環(huán)等地球大質(zhì)量時(shí)空分布、變化與遷移現(xiàn)象提供有效的分析依據(jù)。這兩大科學(xué)計(jì)劃的核心技術(shù)即是激光干涉測距系統(tǒng)，用以獲得由空間引力波擾動或重力場異常所引起的星間距變化?？臻g引力波探測要求在百萬公里量級的衛(wèi)星間，獲得皮米量級的位移測量精度;而對于地球重力場空間測量，也要在百公里量級的衛(wèi)星間獲得納米級的測距精度。這無疑是目前測量學(xué)的重大挑戰(zhàn)。
2008年，由中國科學(xué)院力學(xué)研究所國家微重力實(shí)驗(yàn)室牽頭，聯(lián)合中科院理論物理研究所、中科院物理研究所、中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所、華中科技大學(xué)、中國東方紅衛(wèi)星股份有限公司等，組建了中科院空間引力波調(diào)研論證組;2009年，中科院將空間引力波探測列入中科院2050中長期發(fā)展規(guī)劃;2011年，美國nasa退出“lisa”計(jì)劃，esa尋求中國20%的合作，其中皮米精度的激光干涉儀列為中國可能貢獻(xiàn)的載荷之一;2012年，為響應(yīng)國際同行的合作倡議，由力學(xué)所和中國科學(xué)院大學(xué)牽頭成立了中科院空間引力波探測工作組。
為配合和推進(jìn)空間引力波探測等科學(xué)計(jì)劃的落實(shí)，力學(xué)所承擔(dān)了激光干涉測距系統(tǒng)方法學(xué)篩選(chinesephysicsletters，2012，29(7)079501-3)和地面模擬系統(tǒng)的研制。在中科院空間中心戰(zhàn)略先導(dǎo)項(xiàng)目和中科院科研裝備研制項(xiàng)目的支持下，科研人員突破國際技術(shù)封鎖和關(guān)鍵器件禁運(yùn)，成功地設(shè)計(jì)出集消除噪聲與精密測距等多功能的激光干涉儀光路，以及多元抑噪的方案，研制出測距精度優(yōu)于100pm/hz 1/2的激光干涉儀;采用數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)(dpll)和現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)等硬件平臺，研制出檢相精度優(yōu)于2π×10 -5rad/hz1/2的高精度相位計(jì)(rev.sci.instrum.2014，85，024503);采用差分波前檢測技術(shù)和相敏型指向敏感器，發(fā)展了指向控制精度達(dá)10nrand/hz 1/2的激光指向控制模擬系統(tǒng)(rev.sci.instrum.2014,85,074501);利用電光相位調(diào)制器、鎖相控制模塊等建立了鎖相精度優(yōu)于2π×10 -4rad/hz1/2的激光鎖相控制模擬系統(tǒng);同時(shí)，申請了多項(xiàng)技術(shù)發(fā)明專利;成功構(gòu)建了空間激光干涉測距地面模擬裝置。這標(biāo)志著我國在空間精密測距技術(shù)領(lǐng)域邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，積累了寶貴的知識和經(jīng)驗(yàn)，奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
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