在太空谛听“时空涟漪”——我国首颗空间引力波探测星“太极一号”上的兰州印记

　　几十微米空间内稳定悬浮

　　9月21日，在中科院公布“太极一号”第一阶段在轨测试结果的次日，“太极计划”首席科学家胡文瑞院士即赴510所登门道谢。510所引力参考传感器研制团队的许多人都哭了，“过程虽然艰辛，但我们没有辜负科学家的重托！”

　　“感谢‘太极一号’，让我们所预研了20年的成果首次在轨应用！我们是幸运的，三代人的努力在我们这一代实现，证明了我们行！”男儿有泪不轻弹，510所工艺设计部经理毛俊程说至动情处，已是哽咽难言。

　　早在1986年，510所前所长达道安提出与德国人合作研究微重力，前瞻性地确定了这一研究方向。2000年起，510所人勇攀高峰，向高精度静电悬浮加速度测量技术这一最精密的空间测量技术之一发起冲击，至引力参考传感器系统主管设计师王佐磊的导师薛大同老师时，已可测出万分之一至百万分之一的地球重力加速度。“2008年实现了克服1G重力的六自由度地面稳定悬浮，我们所这项技术当时属国内首创，测量精度是地球重力加速度的一亿分之一。”负责引力参考传感器静电悬浮加速度计控制系统研制的510所陈光锋博士解释，“静电悬浮加速度计上天前，首先要做地面悬浮验证，关键先要‘浮’起来。”“敏感结构中的检验质量块与上下左右的间隙仅20微米，让它在几十微米的空间内稳定悬浮，这就是陈光锋的本事！”毛俊程说。

　　“一直到今年2月春节前，距离8月发射仅半年，质量块还‘浮’不起来。”毛俊程说，当时大家顶着压力，“中心找来了各种‘大牛’，还有几代搞过加速度计的科研人员，一起排查问题。”中科院的专家、领导也坐不住了，准备坐飞机来兰“督战”。前一晚，整个团队还在反复核对数据，当时还请了航天五院钱学森实验室的范达博士帮助一起找问题，终于及时排查了高压耦合干扰和控制算法缺陷等问题。“专家和领导刚下飞机，我们这边就‘搞定’了。‘批斗会’变成了‘庆功会’，大家过了个好年。”毛俊程说。

　　“漫天风沙”中搜寻微弱信号

　　引力参考传感器精度要求非常高，故而对加工精度要求也极高，其中检验质量块加工精度为1微米，其难度令国内最好的光学和机械精密加工单位中最好的精密研磨工人都犯怵。而与检验质量块相连金丝仅为发丝的1/3粗细，却肩负着传递信号的使命，510所人形象地称其为“命悬一线”的金丝。

　　引力参考传感器的质量块位移采用了电容位移检测技术，检测精度达到十皮米量级，约为原子直径的十分之一。“这个量级的信号已经极其微弱，电路信号却如风沙漫天、汪洋大海一般喧嚣，要从中寻找到这样微弱的信号难度可想而知！”李云鹏说。

　　“从首席科学家到工程总师都急了！院士、专家问：指标在地面测不了，上天后谁知道？”第二次让院士专家着急，就是这一关键的指标地面测不出怎么办？

　　为此，团队做了细致的测试评价工作，把每一项影响因素都列出来，然后对产生原因、影响大小等一一评测，王佐磊所做的地面测试评价分析报告多达几十页，有力地预计了在轨的指标。“上天后的指标与我们的评估指标一模一样。”到在轨性能测试结果出来的那一刻，坚持静电悬浮加速度测量技术研究工作17年的王佐磊无比自豪。

　　尾声

　　在“太极一号”第一阶段在轨测试成功后，雷军刚感慨万千填词一首——《青玉案·微星》：“东风遥祝快舟行，天地阔，微星静。箭逐日月映初心。南北始动，西东缘起，一载时光凝。光阴有感若引离，微华曳星寻太极。不展眉心夙夜吟，叩思沉问，不觉已明，举目万里清。”

　　雷军刚介绍说，静电悬浮加速度测量技术在未来的空间引力波探测中，将是“测出500万公里皮米量级变化”的关键设备，还将作为关键技术应用于超高精度惯性导航、全球气候及重力环境研究等重大和前沿空间科学研究和工程应用领域。510所引力参考传感器的成功研制，标志着我国在此类最前沿的航天高精尖领域开始发力争先。

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