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激光频率波动对空间引力波探测激光干涉测量的影响分析
1
作者 刘宇 张玉珠 +4 位作者 彭晓东 赵梦园 杨震 唐文林 强丽娥 《空间科学学报》 北大核心 2025年第1期179-188,共10页
空间引力波探测激光干涉测量系统噪声是决定探测任务成败的关键因素.激光频率噪声是最重要的噪声之一,有必要分析激光频率波动对测量结果的影响和各参数的变化对测量结果影响的百分比(重要程度).由于在地面难以模拟空间环境,仿真分析是... 空间引力波探测激光干涉测量系统噪声是决定探测任务成败的关键因素.激光频率噪声是最重要的噪声之一,有必要分析激光频率波动对测量结果的影响和各参数的变化对测量结果影响的百分比(重要程度).由于在地面难以模拟空间环境,仿真分析是理想的实验手段.基于空间引力波探测激光干涉测量仿真系统,分析了自由运行激光器激光频率波动对其中的科学干涉仪、参考干涉仪和TM干涉仪模型造成的测量误差,并运用直接求导法和Sobol法两种灵敏度分析方法对三种干涉仪模型输出的影响和重要程度进行灵敏度分析.结果表明自由运行激光器激光频率波动造成的干涉仪测量结果变化远大于皮米量级.在本文实验条件下,测量光频率波动对三种干涉仪输出的重要程度分别为100%,56%,54%,参考光频率波动对三种干涉仪输出的重要程度分别为0%,44%,46%. 展开更多
关键词 引力波探测 空间激光干涉 激光干涉仿真 激光频率噪声 灵敏度分析
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中国空间引力波探测“太极计划”及“太极1号”在轨测试 被引量：59
2
作者 罗子人 张敏 +2 位作者 靳刚 吴岳良 胡文瑞 《深空探测学报》 2020年第1期3-10,共8页
我国空间引力波探测“太极计划”将打开中低频段(0.1 mHz^1 Hz)的引力波观测窗口,为人类研究宇宙起源与演化、黑洞起源与演化、引力本质、暗能量和暗物质等提供全新的方法和手段。由于空间引力波探测涉及一系列关键技术,太极计划提出了... 我国空间引力波探测“太极计划”将打开中低频段(0.1 mHz^1 Hz)的引力波观测窗口,为人类研究宇宙起源与演化、黑洞起源与演化、引力本质、暗能量和暗物质等提供全新的方法和手段。由于空间引力波探测涉及一系列关键技术,太极计划提出了“单星”“双星”和“三星”3步走的发展路线图。目前“单星”计划——“太极1号”发射成功,并圆满完成了第一阶段的在轨测试。本文将简要介绍空间引力波探测的科学价值、国内外背景和关键技术分解,重点对太极计划及其3步走发展规划进行分析,并提出后续工作的一些设想和发展建议。 展开更多
关键词 空间引力波探测 太极计划 星间激光干涉测距系统 无拖曳控制系统 引力波天文学
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空间引力波探测综述与拟解决的科学问题 被引量：3
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作者 吴岳良 胡文瑞 +7 位作者 王建宇 常进 蔡荣根 张永合 罗子人 陆由俊 周宇峰 郭宗宽 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期589-599,共11页
空间引力波探测将为人类探索宇宙打开中低频段(0.1 mHz~1 Hz)引力波观测的新窗口,这个频段的引力波事件被认为具有更重要的天文学、宇宙学以及物理学意义。其典型的波源包括超大和中等质量黑洞双星的并合、极端和中等质量比黑洞双星的... 空间引力波探测将为人类探索宇宙打开中低频段(0.1 mHz~1 Hz)引力波观测的新窗口,这个频段的引力波事件被认为具有更重要的天文学、宇宙学以及物理学意义。其典型的波源包括超大和中等质量黑洞双星的并合、极端和中等质量比黑洞双星的绕转、银河系内数以百万计的致密双星系统以及随机引力波背景等,为研究宇宙起源与演化、黑洞形成与结构、引力和时空本质、暗能量和暗物质属性等提供了全新的方法和手段。21世纪以来,欧美联合的LISA计划成功发射了技术验证卫星LISA探路者,目前LISA计划已进入工程实施阶段,中国太极计划和天琴计划也相继发射了技术实验卫星太极一号和天琴一号,标志着空间引力波探测进入了全新的发展阶段。本文主要概述近年来国内外发展态势,详细凝炼空间引力波探测与研究的科学目标和未来发展的重点领域,系统优化引力波天文学、引力波物理学以及引力波宇宙学等相关学科布局,重点阐述推进空间引力波探测与研究的重要意义和发展战略。 展开更多
关键词 空间引力波探测和研究 发展动态 战略规划
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聆听来自宇宙的声音:空间引力波探测太极计划的新突破
4
作者 高瑞弘 王少鑫 +4 位作者 刘河山 齐克奇 李磐 徐鹏 罗子人 《科技纵览》 2024年第2期60-64,共5页
引力波为探索和认识未知世界提供了新的重要途经和手段,空间引力波探测是世界各国竞争的科学前沿。中国科学院力学研究所作为太极计划的核心参与团队开展了空间引力波探测所需的多项关键技术研究,突破了皮米级激光干涉测量技术及高精度... 引力波为探索和认识未知世界提供了新的重要途经和手段,空间引力波探测是世界各国竞争的科学前沿。中国科学院力学研究所作为太极计划的核心参与团队开展了空间引力波探测所需的多项关键技术研究,突破了皮米级激光干涉测量技术及高精度弱力测量技术、搭建了纳弧度级激光捕获跟瞄一体化地面模拟系统、研制了国内首套光粘干涉仪样机,力争实现国际空间引力波探测的首次突破。 展开更多
关键词 引力波探测 激光干涉测量 科学前沿 激光捕获 未知世界 干涉仪 太极 一体化
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空间引力波探测太极计划惯性传感器标度因数与质心偏差的在轨定标方案设计
5
作者 刘畅 魏晓通 +6 位作者 张昊越 邓琼 梁博 强丽娥 徐鹏 齐克奇 王少鑫 《物理学报》 2025年第8期95-106,共12页
星载超高精度惯性传感器是空间引力波探测任务的核心载荷之一.运行环境差异、卫星工质消耗和电子器件老化会导致惯性传感器主要在轨工作参数与地面定标结果不一致,影响数据产品精度,进而影响科学数据质量,需开展惯性传感器工作参数在轨... 星载超高精度惯性传感器是空间引力波探测任务的核心载荷之一.运行环境差异、卫星工质消耗和电子器件老化会导致惯性传感器主要在轨工作参数与地面定标结果不一致,影响数据产品精度,进而影响科学数据质量,需开展惯性传感器工作参数在轨标定工作.本文针对空间引力波探测太极计划残余加速度噪声优于3×10^(–15)m/(s^(2)·Hz^(1/2))@3 mHz的超高精度指标要求,结合太极计划惯性传感器设计布局以及实际噪声模型,设计了惯性传感器标度因数和质心偏差矢量参数在轨定标方案,并通过仿真实验验证了方案的可行性.仿真结果表明,标度因数的在轨定标相对误差小于0.03%,质心偏差在轨定标单轴误差<75μm,满足太极计划惯性传感器工作参数在轨定标精度要求. 展开更多
关键词 惯性传感器 在轨定标 标度因数 质心偏差
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空间引力波探测科学数据处理的挑战与人工智能技术的应用 被引量：2
6
作者 王赫 杜明辉 +1 位作者 徐鹏 周宇峰 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2024年第7期64-86,共23页
随着空间引力波探测项目,如LISA、太极、天琴等的不断推进,我们即将获得一个观察宇宙的全新视角.然而,这些项目的科学数据处理面临着前所未有的挑战,包括大量波源混叠、非稳态噪声、数据异常等.本文旨在为研究人员提供一个相对全面的视... 随着空间引力波探测项目,如LISA、太极、天琴等的不断推进,我们即将获得一个观察宇宙的全新视角.然而,这些项目的科学数据处理面临着前所未有的挑战,包括大量波源混叠、非稳态噪声、数据异常等.本文旨在为研究人员提供一个相对全面的视角,以贝叶斯统计推断框架为线索,综述了这些挑战及其可能的解决方案,讨论了从波源模板构建、探测器响应模拟,到噪声和数据异常处理的过程,并着重探讨了全局拟合与参数反演的技术策略,尤其是似然函数的构造与计算方法,以及如何利用多种随机采样技术提升分析效率和准确度.特别地,文章重点介绍了人工智能技术在引力波信号建模、噪声与数据异常处理、信号识别与参数估计等方面的应用,展示了人工智能如何为解决空间引力波探测数据分析中的复杂问题提供新的路径和工具. 展开更多
关键词 引力波探测 数据处理 参数估计 人工智能
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基于传递函数的超稳激光器光学参考腔热仿真研究 被引量：1
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作者 邓久昌 谢永 +3 位作者 孟令强 边伟 印雄飞 贾建军 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第13期185-191,共7页
当采用Pound-Drever-Hall(PDH)稳频技术将激光频率锁定在Fabry-Pérot(FP)腔时,激光的频率稳定性完全取决于FP腔的腔长稳定性,而外界环境的温度波动是参考腔腔长稳定性的重要影响因素之一。以典型的FP参考腔真空系统为研究对象,着... 当采用Pound-Drever-Hall(PDH)稳频技术将激光频率锁定在Fabry-Pérot(FP)腔时,激光的频率稳定性完全取决于FP腔的腔长稳定性,而外界环境的温度波动是参考腔腔长稳定性的重要影响因素之一。以典型的FP参考腔真空系统为研究对象,着眼于参考腔对外界温度变化的响应情况,通过理论分析推导出FP参考腔温度与外界温度的传递函数关系,并基于参考腔的温度敏感度曲线,给出参考腔温度敏感度的近似计算公式。数值计算结果证明了传递函数关系的正确性,敏感度近似计算公式的结果虽与理论值存在一定误差,但具有形式简单、参数直观、计算方便等特点,对超稳激光系统设计具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 激光光学 FP参考腔 传递函数 热屏蔽层 温度敏感度
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