‘텐친 프로젝트’는 3개의 완전히 같은 위성으로 등변 삼각형 구성
근일 중국 앙시(央视)가 처음 중국 중력파 탐측계획 미스테리를 공개했다. 이 신비한 연구가 또 한번 중국인 시선에 진입했다. 중력파를 언급하면 많은 사람의 문제는 ‘중력파란 무엇인가?’로부터 ‘노벨상은 이미 국외에서 쟁취’로 변했는데 중국이 그래도 중력파를 탐측하는 원인은 무엇일까?
“중력파 발견은 첫시작에 불과하다. 중력파연구에는 또 한 라운드의 ‘노벨상’이 따가기를 대기하고 있다.” 과기일보(科技日报) 기자가 근일 현재 중국에서 유일한 중력파 실험연구기지-화중과기대 중력센터(华中科技大学引力中心)에서 중국의 저명한 ‘중력 원사(引力院士)’ 뤄쥔(罗俊)을 만났다.
올해는 ‘중력 센터’가 기념을 할 만한 한해로서 이 기구는 이미 35년 여정을 걸어왔으며 국제 동업자들이 이 센터를 ‘세계 중력센터’라고 찬양하고 있다. ‘중력 센터’와 공동으로 걸어온 뤄쥔은 이 국제 대형 과학분야에서 다행히도 중국이 결석하지 않았다고 말했다.
1.같지 않는 창문을 열면 같지 않는 풍경이 보인다.
투량청(涂良成) 화중과기대 중력센터(华中科技大学引力中心) 주임은 “라이고(LIGO)는 고주파수 구간의 중력파를 탐측하고 우리는 저주파수 구간의 중력파를 탐측한다. 그리고 라이고가 탐측하는 것은 단시간이 중력파를 탐측하고 우리는 연속적인 중력파를 탐측하며 지속적으로 검증할 수 있다.”고 소개했다.
그는 계속하여 “우리는 한개 천문기구가 이미 관측한 이중성 시스템에 대해 관측을 진행하면서 우리의 실험시설을 상응상태로 조정하고 조준하여 단시간이 아닌 중력파 신호를 검측한다.”고 말했다.
저주파와 고주파의 구별은 사람들이 우주의 같지 않는 물리현상과 물리과정을 보는 것이다. 같지 않는 주파구간은 같지 않는 창구로서 같지 않는 주파수 구간에는 선진과 낙후의 구별이 없다. 이는 마치도 사람들이 같지 않는 창문으로 같지 않는 풍경을 보는 것과 같다. 같지 않는 주파수 구간의 중력파는 같지 않는 천문사건을 볼수 있다.
저주파 중력파가 반영하는 내용은 더욱 다원적이며 더욱 풍부하다. 고주파 중력파 다수는 우주중 더욱 극단적 사건으로서 대형 질량의 천체가 매우 격렬하게 운동해야 발생하며 일반적으로 중성자성이 블랙홀과 충돌해야 발생한다. 그러나 우주중 더욱 많은 천문 사건은 이러한 극단적 사건이 아니며 흔히는 두개 항성이 비교적 멀리 회전하면서 장시간 운동을 진행한다.
“이 주파수 구간에는 많은 우주 진화 과정에 풍부한 물리, 천문학 현상이 있다.”고 뤄쥔이 솔직하게 말했다. 당초 이 주파수 구간을 선택한 것도 치밀한 고려를 경과한 것이다.
2. 중국 중력파 연구가 미국의 ‘아폴로 달 탐사 프로젝트(Project Apollo)’와 대등수준
2013년 뤄쥔과 그의 연구팀이 ‘텐친 프로젝트(天琴计划)’를 검토 및 제줄할때 글로벌 과학가들이 여전히 중력파를 탐지해내지 못했다. 미국 라이고 연구팀이 중력파 존재를 확정한 실정에서 중국의 ‘텐친 프로젝트’의 의의가 더욱 중대하게 됐다.
“이 분야에는 하나의 거대한 ‘노벨상’이 있다. 그러나 우리는 노벨상을 위해 이 과제를 연구하는 것이 아니다.” 뤄쥔은 “이 기초 연구가 일련의 관건적 기술 돌파를 가져올 수 있다. 예를 들면 지구 중력을 정확하게 측정함으로서 인류가 더욱 심각하게 지구의 물 자원, 광산자원의 분포와 변화를 장악할 수 있다.”고 말했다.
뤄쥔은 미국의 ‘아폴로 프로젝트’와 대등한 수준의 중국 중력파 연구는 우주, 우주 밖 공간 연구의 감제고지로서 중국이 반드시 한 좌석을 차지해야 한다고 말했다.
‘텐친 프로젝트’는 3개의 완전히 같은 위성으로 구성된 등변 삼각형 배열인데 텐친 위성이 지구를 중심으로 높이가 약 10만km 되는 궤도에서 운행한다. ‘텐친 프로젝트’는 줄곧 구축하면서 누적을 하는데 이미 20여년 기술 비축을 진행했다.
바로 몇십년 누적이 있기에 유럽의 이와 비슷한 공간 중력파 탐측 프로젝트 리사(LISA)의 2034년 발사를 말할때 뤄쥔은 “우리는 그들 앞에서 걸어갈 가능성이 있다.”고 말했다.
비록 신심이 있지만 뤄쥔은 여전히 국내 관련 연구 강도를 더 강화하기를 바라고 있다. ‘텐친 프로젝트’가 너무도 거대하여 15년 내지 20년 연구 시간이 수요되는데 국내에서는 이미10여개 대학교와 연구기구가 참여하고 있다. 뤄쥔은 이 프로젝트를 반드시 한개 국가급 계획의 과학연구 행동을 승급해야 하며 반드시 국가차원의 지지를 얻어야 한다고 말했다.
올해 3월말 텐친 우주 공간 중력파 탐측 과학 목표 심포지엄이 주하이(珠海)에서 소집됐는데 같지 않는 과제 책임자가 최신 연구 진전을 소개했다. 이에 앞서 중력파 탐측연구가 봉착한 여러가지 곤란에 비해 ‘텐친 프로젝트’는 아직도 매우 많은 차원의 기술과 인재를 수요한다. 그 중에는 물리, 재료, 광학, 우주 비행, 자동통제, 기계, 정밀 측량 등이 포함된다고 뤄쥔이 말했다.
국가가 기초 연구에 대한 중시 정도와 투입은 역사상 전례가 없으며 ‘텐친 프로젝트’는 ‘수많은 과학자들의 흥취로서 만일 국가의 대규모 과학 프로젝트에 진입하면 과학자들의 흥취와 국가의 수요를 매우 잘 결합할 수 있다.
뤄쥔은 독일, 이탈리아. 프랑스의 톱급 교수들도 그중에 참여하고 싶어 한다고 말했다. ‘텐친 프로젝트’는 중국측이 주도하는 국제합작 프로젝트로 될 것이며 전세계에서 가장 우수한 과학자들을 집결시켜 같은 목표를 향해 노력하게 할 것이다.
近日央视首次揭秘了我国引力波探测计划
这一神秘研究再度走入国人视线
谈到引力波
很多人的问题从“引力波是什么”
变成了“诺奖已被国外摘得
我们为什么还要探测引力波？”
“发现引力波只是开始，引力波研究还有一大波‘诺奖’在等着被摘取。”科技日报记者近日在我国目前唯一的引力实验研究基地——华中科技大学引力中心，见到了我国著名“引力院士”罗俊。
今年是“引力中心”值得纪念的一年，它已走过35年历程，被国际同行赞为“世界引力中心”。与“引力中心”共同走过的罗俊说，在这一国际大科学领域，幸好中国没有缺位。
1 推开不同的窗，看到不同的风景
华中科技大学引力中心主任涂良成介绍说：“LIGO探测高频段引力波，我们探测低频段引力波，LIGO探测的是短时间的引力波，我们探测的是连续的引力波，可以持续验证。
我们是对一个天文已经观测到的双星系统进行观测，把我们的实验设备调到相应的状态，对准它来检测引力波信号，而非短时间的。”
低频与高频的区别就是大家看到宇宙不同的物理现象和物理进程。不同的频段是不同的窗口，不同的频段没有先进落后之分，就如同你推开不同的窗看到不同的风景，不同频段的引力波探测将看到不同的天文事件。
低频引力波反映出来的东西更多元更丰富。高频引力波则大多是宇宙中更极端的事件，需要大质量的天体非常剧烈运动才能产生，通常只有中子星或黑洞等天体相撞。然而，宇宙中更多的天文事件不是这种极端事件，往往是两个星相隔较远绕行，持续长时间运动。
“这个频段有很多宇宙演化过程，有丰富的物理、天文学现象。”罗俊坦言，当初选择这一频段，也是经过了细致的考虑。
2 引力波研究比肩美国“阿波罗探月计划”
2013年，罗俊和团队探讨并提出“天琴计划”时，全球科学家仍未探测到引力波；而LIGO团队确定了引力波的存在，“天琴计划”意义就更加重大。
“这个领域有一大波‘诺奖’，但我们不是为拿奖才去研究它。”罗俊说，这项基础研究会带来一系列关键技术突破，如精确测量地球重力，使我们更加深刻地了解地球水资源、矿产资源的分布与变化。
罗俊说，引力波研究可比肩美国“阿波罗探月计划”，是太空、外太空研究的制高点，中国必须有一席之地。
“天琴计划”是由三颗全同卫星组成一个等边三角形阵列，天琴的卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行。“天琴计划”一直在边建设边积累，已经做了20多年的技术储备。
正因有几十年的积淀，在谈到欧洲类似的空间引力波探测项目LISA将于2034年升空时，罗俊说：“我们很有可能会走在他们前面。”
虽然有信心，但罗俊仍希望国内相关研究推进力度能再大些。“天琴计划”庞大，要15至20年研究时间，国内已有十多个大学和研究院所参与。罗俊说，应该把它上升为一个国家计划的科研行为，应该得到国家层面的支持。
今年3月底，天琴空间引力波探测科学目标研讨会在珠海召开，项目组不同课题的负责人介绍了最新研究进展。相比此前的引力波探测研究遇到的种种困难，罗俊认为，“天琴计划”还需要很多方面的技术和人才，包括物理、材料、光学、航空航天、自动控制、机械、精密测量等等。
国家对基础研究的重视程度与投入前所未有，而且做“天琴计划”是一群科学家的兴趣，如果能列入国家大科学工程，就可以把科学家的兴趣和国家的需要很好地结合起来。
罗俊说，德国、意大利、法国的顶尖教授也希望能参与其中。“天琴计划”将成为中方主导的国际合作项目，集聚全世界最优秀的科学家朝着同一个目标努力。
/央视网
