完成技术验证后，“太极计划”预期在2033年发射三颗卫星组成边长300万公里的等边三角形，在地球绕日轨道发射入轨后绕日运行，彼此形成6路干涉激光。

空间引力波探测和地面引力波探测的本质原理相同，只是不受地面噪音和地面距离的限制，能够探测质量和尺度更大的天体，视野也更深广。同时，卫星可以进行长时间、多角度的观测，更容易确定波源。“太极计划”将主要探测中等质量和大质量双黑洞并合。

“太极计划”由此得名：太极在道家文化中是宇宙的起源，而双黑洞并合的情景颇合太极之象。

“太极计划”在国际上的合作者兼竞争者是由欧洲空间局（ESA）主导的LISA项目。其单颗技术验证卫星“LISA探路者号”已于2015年年底发射升空，并取得了超出预期的成功结果。

LISA项目三颗卫星的预期发射时间与“太极计划”接近。

聆听时空涟漪的方法

引力波是爱因斯坦广义相对论中的重要推论。时间和空间在质量面前扭曲，时空在伸展和压缩的过程中，会产生振动传播开来，这些振动就是引力波。

2016年2月16日，在爱因斯坦提出广义相对论的百年纪念日上，激光干涉引力波观测台（LIGO）宣布成功探测到双黑洞并合产生的引力波，成为近年来的头号科学突破。领导LIGO的三位美国物理学家也毫无悬念地捧走了2017年的诺贝尔奖。

LIGO的本质是两臂等长4公里的L型真空管，引力波经过会微小地扭曲真空管中的时空，使两臂各自发射的激光出现光程差。

不过，收到空间距离的限制和地球噪声的影响，地面激光干涉仪无法探测低于10赫兹的引力波，能研究的目标主要是小黑洞并合，且并合过程短暂，波源位置不易确定。

边长数百万公里的空间激光干涉卫星系统，相当于一个放大了几十万倍的LIGO。虽然两者探测的基本原理相同，但所涉及的关键技术却相当不同。吴岳良介绍道，空间引力波探测一是要保证测试质量的无拖曳运动，二是实现空间长基线（百万公里）的弱光干涉技术。

比如，卫星的激光测距系统需要精确到皮米（10^-12米，纳米的千分之一）级别，且控制载荷只受到引力波的影响。“这是人类能做到的精度极限。”吴岳良说道。

欧洲的“LISA探路者号”卫星完成了部分关键技术的验证。而“太极探路者号”则将首次实现双星系统试验。

“LISA探路者号”卫星

2016年来到日地第一拉格朗日点（卫星在该点上的轨道周期与地球公转周期一致）的“LISA探路者号”携带了两个质量2千克的金铂合金立方体，相隔距离38厘米。立方体受到卫星环境的保护，理论上只有引力波能扰动它们的自动落体同步性。“LISA探路者号”实验证明，对这种扰动的测量精度能够达到皮米级别。

此外，卫星上的微型推进器实现了高精度地调整卫星运动路线，以保证立方体能自由下落而不受干扰。1000个这样的推进器才能推动地面上的一张纸。

虽然“LISA探路者号”的降噪精度超过了目标精度的5倍，令人喜出望外，但LISA项目本身却有些波折。

1990年代，欧洲空间局和美国国家航天航空局（NASA）开始合作发展LISA（激光干涉仪空间天线）项目。这也是目前国际上发展相对最成熟的空间引力波探测计划。

2011年，由于NASA的退出和欧洲经费的缩减，LISA演化为eLISA项目，从3颗卫星6路激光干涉削减为3颗卫星2路激光干涉。随后，欧空局邀请中国加入该项目，承担其中20%的经费。

2017年6月， LISA入选欧空局“宇宙观十年计划（2015-2025）”中最高的L级任务，经费上限10.5亿欧元。几乎同时，NASA宣布回归空间引力波探测，eLISA又重新回到了LISA项目。

LISA预期在2021年完成关键技术研究，争取在2030年左右发射卫星。

吴岳良对此表示，中科院始终保持着两条路线，在参与LISA每一次合作会议的同时，坚持探索自主的引力波空间探测计划。“太极计划”几乎覆盖LISA的引力波探测频段，且在中等质量双黑洞系统对应的频段比LISA具有更高的探测灵敏度。

“太极计划”将帮助科学家了解宇宙中第一代种子黑洞是否由暗物质形成，又是如何成长为大质量和超大质量黑洞的。同时，科学家能借此研究引力波的极化，探索引力的本质。

其他引力波探测计划

LIGO成功探测到引力波后，中国迅速跟进布局。目前，中国的引力波探测大致兵分三路。在“太极计划”之外，中山大学也提出了一个独立的空间引力波探测项目“天琴计划”。“天琴计划”同样是一个三星系统，位于距离地球约10万公里的地球轨道，组成边长约15万公里的三角形。

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