В.К. Милюков

Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга
МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва
milyukov@sai.msu.ru

«Альманах современной метрологии» № 4 (24) 2020, стр. 316–336

УДК 52-337:629.785

TianQin — проект гравитационно-волнового детектора космического базирования для регистрации ГВ событий в миллигерцовом диапазоне частот. Космический детектор должен быть реализован на трех идентичных «безсносовых» космических аппаратах, вращающихся на орбите вокруг Земли. Ключевыми технологиями, формирующими принципы функционирования космического ГВ детектора, являются ультрастабильный лазерный интерферометр транспондерного типа и система компенсации негравитационных возмущений. В работе обсуждаются базовые принципы работы и современное состояние ключевых технологий, создаваемых в КНР. Учитывая нынешний уровень технологической готовности, следует ожидать, что TianQin будет запущен во второй половине следующего десятилетия и будет служить космической обсерваторией для широкого класса астрофизических источников гравитационных волн.

Ключевые слова: космический гравитационно-волновой детектор; ключевые технологии.

Цитируемая литература

1. LISA: Unveiling a hidden Universe // Assessment Study Report. ESA/SRE (2011) 3. 129 pp. 2011.

2. Hiscock B., Hellings R. W. OMEGA: A Space Gravitational Wave MIDEX Mission // Bulletin of the American Astronomcial Society. 1997. 29. Р.1312.

3. Kawamura S. et al. The Japanese space gravitational wave antenna — DECIGO // Journal of Physics: Conference Series. 122. 2008. 012006 (8 рp). doi:10.1088/1742-6596/122/1/012006.

4. Tinto M., De Araujo J.C., Aguiar O.D., Alves M.E.S. Searching for gravitational waves with a geostationary interferometer // Astroparticle Physics. 48. 2013. Р. 50–60. DOI: 10.1016/j.astropartphys.2013.07.001.

5. Jun Luo et al. TianQin: a space-borne gravitational wave detector // Class. Quantum Grav. 33. 2016. 035010 (19 pp) doi:10.1088/0264-9381/33/3/035010.

6. Min Ming et al. Ultraprecision intersatellite laser interferometry // International Journal of Extreme Manufacturing. 2. 2020. (13 pp). doi.org/10.1088/2631-7990/ab8864.

7. Shaddock D. A., Ware B., Spero R. E., Vallisneri M. Postprocessed time-delay interferometry for LISA // Phys. Rev. D 70. 2004. 081101. DOI: 10.1103/PhysRevD.70.081101.

8. Kane T.J., Byer R.L. Monolithic, unidirectional single-mode Nd:YAG ring laser // Opt. Lett. 10.1985. Р. 65–67.

9. McNamara P.W. Weak-light phase locking for LISA // Class. Quant. Grav. 22, 2005. Рр. 243–247.

10. Diekmann C., Steier F., Sheard B., Heinzel G., Danzmann K. Analog phase lock between two lasers at LISA power levels // J. Phys.: Conf. Ser. 154. 2009. 01202.

11. Tolker-Nielsen T., Oppenhauser G. In-orbit test result of an operational optical intersatellite link between ARTEMIS and SPOT4, SILEX. In: Proc. SPIE 4635 Free-Space Laser Communication Technologies XIV. 1-15. (SPIE, San Jose, California, United States, 2002).

12. Jono T., Takayama Y., Kura N., Ohinata K., Koyama Y. et al. OICETS on-orbit laser communication experiments. Proc. SPIE 6105 Free-Space Laser Communication Technologies XVIII. 610503. (SPIE, San Jose, California, United States, 2006).

13. Danzmann K., Rüdiger A. LISA technology—concept, status, prospects // Class. Quant. Grav. 20. 2003. Р. 1–9.

14. Sheard B.S., Heinzel G., Danzmann K., Shaddock D.A., Klipstein W.M. et al. Intersatellite laser ranging instrument for the GRACE follow-on mission // J. Geodesy 86. 2012. Р. 1083–1095.

15. Yeh H.C., Yan Q.Z., Liang Y.R., Wang Y., Luo J. Intersatellite laser ranging with homodyne optical phase locking for Space Advanced Gravity Measurements mission // Rev. Sci. Instrum. 82. 2011. 044501.

16. Heinzel G., Wand V., García A., Jennrich O., Braxmaier C. et al. The LTP interferometer and phasemeter. Class // Quant. Grav. 21. 2004. S581–S587.

17. Touboul P., Willemenot E., Foulon B. and Josselin V. Accelerometers for CHAMP, GRACE and GOCE space missions: synergy and evolution // Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata. 40 (№ 3–4). 1999. Р. 321–327;

18. Willemenot E. and Touboul P. Electrostatically suspended torsion pendulum // Rev. Sci. Instrum. 71. 2000. Р. 310–314.

19. Gair J.R.; Vallisneri M.; Larson S.L.; Baker J.G. Testing general relativity with low-frequency, space-based gravitational-wave detectors // Living Rev. Relativ. 16. 2013. Р. 1–109.

20. Armano M. et al. (LISA Pathfinder Collaboration). LISA Pathfinder micronewton cold gas thrusters: In-flight characterization // Phys. Rev. D 99. 2019. 122003.

21. Anderson G. et al. (The ST7 Team and LISA Pathfinder Collaboration). Experimental results from the ST7 mission on LISA Pathfinder // Phys. Rev. D 98. 2018. 122003.

22. Yingxin Luo, Hongyin Li, Hsien-Chi Yeh, Luo Jun. A self-analyzing double-loop digital controller in laser frequency stabilization for inter-satellite laser ranging // Rev. Sci. Instrum. 86. 2015. 044501. doi: 10.1063/1.4917072.

23. Yingxin Luo, Hongyin Li, Hsien-Chi Yeh. Note: Digital laser frequency auto-locking for inter-satellite laser ranging // Rev. Sci. Instrum. 87. 2016. 056105. doi.org/10.1063/1.4950862.

24. Yu-Rong Liang, Hui-Zong Duan, Hsien-Chi Yeh, Jun Luo. Fundamental limits on the digital phase measurement method based on cross-correlation analysis // Rev. Sci. Instrum. 83. 2012. 095110. doi.org/10.1063/1.4751867.

25. Yurong Liang, Hui-Zong Duan, Xin-Long Xiao, Hsien-Chi Yeh. Note: Inter-satellite laser range-rate measurement by using digital phase locked loop // Instrum. 86. 2015. 016106. DOI: 10.1063/1.4905579.

26. Hao Yan, Hui-Zong Duan, Lin-Tao Li, Yurong Liang, Jun Luo, Hsien-Chi Yeh. A dual-heterodyne laser interferometer for simultaneous measurement of linear and angular displacements // Rev. Sci. Instrum. 86. 2015. 123102. DOI: 10.1063/1.4936771.

27. Jing-Yi Zhang, Min Ming, Yuan-Ze Jiang, Hui-Zong Duan, Hsien-Chi Yeh. Inter-satellite laser link acquisition with dual-way scanning for Space Advanced Gravity Measurements mission // Rev. Sci. Instrum. 89. 2018. 064501. https://doi.org/10.1063/1.5019433. 

28. Bai Y.Z. et al. Research and Development of Electrostatic Accelerometers for Space Science Missions at HUST // Sensors. 17. 2017. 1943 (18) doi: 10.3390/s17091943.

29. Yun He, Qi Liu, Hui-Zong Duan, Jing-Jing He, Yuan-Ze Jiang, Hsien-Chi Yeh. Manufacture of a hollow corner cube retroreflector for next generation of lunar laser ranging // Research in Astronomy and Astrophysics. 18. 2018. Р. 131–144.

Статья в полном объеме в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.
Оформить подписку и купить печатные номера журнала у издателя.