空间引力波团队以空间引力波探测--太极计划为牵引，面向科学院及国家重大战略需求，围绕空间基础科学领域，聚焦甚高精度空间精密测量等关键核心问题，吸引相关领域优势力量，推动长光所应用光学和空间科学技术的深度交叉，发展皮米量级空间激光干涉仪、皮米量级超稳空间激光望远镜、10^-15ms^-2/Hz^1/2量级超高精度惯性传感器、以及相关的地面测试标定平台等关键技术，最终建成一支国际知名前沿技术创新团队。

作为一种不同于电磁波的全新媒介，引力波可以打开通往隐藏在宇宙黑暗深处95%未知领域的大门，为基础物理、天文学和宇宙学研究提供目前手段无法获取的关键信息，为人类描绘一幅前所未见的宇宙图景。自然界中的引力波拥有从10^-18Hz到10⁴Hz的宽阔频段，目前国际上在10Hz以下频段都还没有成功探测到引力波，为我国在毫赫兹频段的空间引力波探测领域做出突破性贡献，抢占国际科技制高点以及获得诺贝尔物理学奖提供了难得的机遇。

空间引力波探测系统采用等边三角形的卫星编队构型，三颗相同的卫星分别位于三角形顶点(图1)，等边三角形的边长在百万公里量级，引力波的探测要求测量边长两端2个自由悬浮的检验质量间距离的变化在10皮米量级（10^-4~10^-1Hz，臂长300万公里）。空间引力波探测任务的3颗卫星各自运行在开普勒轨道绕日飞行，三颗卫星构成的平面与黄道面夹角60°(图2)，卫星在绕日转动的同时三角形队形在一年内会转动一周。

　　图1 空间引力波探测天文台，三颗卫星构成等边三角形，通过端点卫星间的激光链路来测量位于端点的检验质量间距离的变化。

　图2 太极计划轨道及卫星编队示意图，卫星组成的平面与黄道面夹角约为60o,卫星星座质心落后(或超前)地球约20o，卫星之间的距离为3×10⁶km。

近5年来，团队成员主持或参与科技部国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项(A类)、中国科学院战略性先导科技专项(B类)、天宫一号、风云三号、国家自然科学基金项目、中国科学院对外合作重点项目等相关的科研和设备研制项目20余项，发表SCI论文30余篇、授权及申请发明专利10余项，目前团队在读硕士及博士研究生15人。

其中，为落实习近平总书记2016年对引力波的批示精神，中科院于2016年优先启动了战略性先导科技专项B“多波段引力波探测”项目，并经过深入系统论证，明确了空间太极计划“单星、双星、三星”“三步走”的发展战略，稳步推动我国空间引力波探测关键技术走向成熟，力争在2030年左右率先在空间开展中低频引力波探测。2018年8月，中科院在空间科学（二期）战略性先导科技专项中，优先安排实施微重力技术实验卫星“太极一号”工程任务，于2019年8月31日成功发射，主要目标是对空间引力波探测核心关键技术进行在轨验证。太极一号核心测量系统采用激光干涉仪和惯性传感器一体化设计，该团队作为核心测量系统工程抓总单位，承担该项目共5个单机的研制任务。面对载荷技术难度大、研制周期紧、及研制队伍新的困难，团队夜以继日地奋战在实验室，以“一年三百六十日，多是横戈马上行”的工作状态和“黄沙百战穿金甲，不破楼兰终不还”的必胜决心，创新研制流程，发扬“特别能吃苦，特别能战斗，特别能攻关，特别能奉献”的载人航天精神，与所内外各部门大力协同，凝心聚力，集智攻关，克服重重困难，最终按节点完成了核心测量系统的研制任务。太极一号迈出了我国空间引力波探测的第一步，在轨测试结果，干涉测量系统测量精度达到25pm/Hz^1/2，惯性传感器测量精度（非差分模式）全频段达到10^-10ms^-2/Hz^1/2（10mHz-1Hz）,入选两院院士评选的2019年度中国科技十大进展、中国科学院2019年度科研创新亮点成果。相关研究成果发表在相关研究进展已发表在Nature子刊Communications Physics、International Journal of Modern Physics A等国际期刊。

　图3 太极一号卫星及有效载荷

　　图4 太极一号有效载荷在轨测试结果。a.两台主干涉仪测量精度(主激光器). b.两台主干涉仪测量精度(备激光器). c.惯性传感器噪声. d.惯性传感器读出的卫星在三个轴上的加速度.

每颗卫星均含有两套核心测量系统，核心测量系统是实现空间引力波探测的关键有效载荷，主要由激光收发望远镜、科学干涉仪、惯性传感器组成，三者之间光路相互耦合且要求超高稳定度及测量精度。目前在长春光机所重点专项支持下，正在开展空间引力波探测核心测量系统的总体设计及方案阶段研制工作，为后续国家空间引力波探测任务进行技术、队伍和实验条件储备。

　　图5 单星有效载荷及核心测量系统