在空間引力波探測(cè)日心軌道方案任務(wù)當(dāng)中，太陽系內(nèi)天體引力場(chǎng)引起的星間觀測(cè)信號(hào)遠(yuǎn)大于引力波引起的星間觀測(cè)信號(hào)。例如，在中科院太極計(jì)劃當(dāng)中，天體引力場(chǎng)引起的星間距離變化約為3萬千米，而引力波信號(hào)只有幾個(gè)皮米量級(jí)，有必要通過詳細(xì)數(shù)值分析探測(cè)頻段0.1mHz到1Hz內(nèi)天體引力場(chǎng)引起的星間觀測(cè)信號(hào)是否小于引力波的觀測(cè)信號(hào)。其研究結(jié)果將對(duì)空間引力波探測(cè)計(jì)劃的數(shù)據(jù)處理方案的確定具有重要的參考意義。

　　研究天體引力場(chǎng)引起的星間觀測(cè)信號(hào)頻譜分析，面臨著兩個(gè)方面的困難，一是跨越的空間尺度達(dá)到23個(gè)量級(jí)，從1個(gè)天文單位到1個(gè)pm，二是研究頻段寬導(dǎo)致仿真數(shù)據(jù)量非常大，例如，太極計(jì)劃的頻段從3.17×10^-8Hz到1Hz頻段之間，6年任務(wù)時(shí)間內(nèi)1秒采樣間隔觀測(cè)數(shù)據(jù)仿真達(dá)到1893萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。針對(duì)此兩個(gè)難點(diǎn)，中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心復(fù)雜航天系統(tǒng)電子信息技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士生韓曉晴（第一作者）、唐文林副研究員（通訊作者）、彭曉東研究員、楊震研究員、馬曉珊研究員、強(qiáng)麗娥副研究員、張玉珠副研究員和高辰特聘研究助理等人開發(fā)了一個(gè)超高精度衛(wèi)星軌道積分器并開展跨23個(gè)空間量級(jí)8個(gè)頻段的頻譜分析研究，可實(shí)現(xiàn)6年內(nèi)在1AU尺度下0.03pm的軌道位移仿真和5×10^-21m/s的速度仿真精度（如圖1所示）。依據(jù)此軌道積分器，定量評(píng)估給出太陽系內(nèi)各天體引力場(chǎng)在探測(cè)頻段內(nèi)對(duì)引力波探測(cè)信號(hào)的影響（如圖2所示）。相關(guān)工作發(fā)表在物理學(xué)期刊“Physical Review D”（IF:5.407）上，這項(xiàng)工作審稿專家均認(rèn)為可以作為日心軌道空間引力波探測(cè)計(jì)劃軌道分析的檔案類文獻(xiàn)。

圖1 軌道積分器求解精度驗(yàn)證：左圖為位移求解精度，右圖為速度求解精度

圖2 太陽系內(nèi)主要天體產(chǎn)生的星間距（左）和星間相對(duì)加速度（右）線性幅度譜和線性譜密度估計(jì)

　　該成果得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2020YFC2201300、2021YFC2202900）的資助。

　　參考文獻(xiàn)：Xiaoqing Han, Xiaodong Peng, Wenlin Tang*, Zhen Yang, Xiaoshan Ma, Chen Gao, Li-e Qiang, Yuzhu Zhang, Mengyuan Zhao, Jiafeng Zhang, and Binbin Liu，“Effect of celestial body gravity on Taiji mission range and range acceleration noise”，Physical Review D, 106(10):102005 (2022)

　　論文鏈接：DOI: 10.1103/PhysRevD.106.102005

　　（供稿：系統(tǒng)室）