El programa Taiji es un observatorio de ondas gravitacionales basado en satélites chino propuesto . [1] [2] Su lanzamiento está programado para 2033 [3] para estudiar las ondulaciones en el espacio-tiempo causadas por las ondas gravitacionales . El programa consiste en un triángulo de tres naves espaciales que orbitan alrededor del Sol unidas por interferómetros láser .
Existen dos planes alternativos para Taiji. Uno es hacerse con una participación del 20 por ciento en el proyecto LISA de la Agencia Espacial Europea ; el otro es lanzar los propios satélites de China en 2033 para autentificar el proyecto ASE. [4] Al igual que LISA, las naves espaciales Taiji estarían separadas por 3 millones de kilómetros, lo que las haría sensibles a un rango similar de frecuencias, [5] [6] aunque se propone que Taiji tenga un mejor desempeño en parte de ese rango. [7]
El 'Programa Taiji' es el Programa ELISA propuesto por la ESA , y el predecesor del Programa ELISA es el Programa LISA en el que cooperan la ESA y la NASA . De manera similar a la configuración de los tres satélites de red del Programa LISA, los tres satélites del Programa Taiji también giran alrededor de su centroide. El centroide también gira en órbita alrededor del Sol. La diferencia es que las fases del sistema LISA, el sistema de la Tierra y el sistema Taiji son diferentes. Con la Tierra como referencia, la fase del sistema LISA está 20 grados por detrás de la del Programa, y la fase del sistema Taiji está 20 grados por delante de la de la Tierra. [8] Además, el Programa Tai Chi es parte del Programa propuesto de observatorios de ondas gravitacionales basados en el espacio, cuyas otras partes son el Programa Tianqin de la Academia China de Ciencias ( CAS ) y la Antena Espacial de Interferometría Láser (LISA) de la Agencia Espacial Europea (ESA) y el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferometría Decimal Hertz ( DECIGO ) liderado por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón ( JAXA ). [9] En diciembre de 2021, un estudio señaló que la red de detección de ondas gravitacionales combinada con Taiji y LISA medirá con precisión la constante de Hubble superior al 95,5% en diez años. [10] Además, la red LISA-Taiji tiene el potencial de detectar más de veinte agujeros negros binarios estelares (sBBH), para los cuales el error en la medición de la distancia luminosa está en el rango de 0,05−0,2, y el error relativo en el posicionamiento del cielo está en el rango de 1−100deg2 En el rango. [11]
El principal objetivo científico del Programa Taiji es medir la masa, el giro y la distribución de los agujeros negros a través de la medición precisa de las ondas gravitacionales, para explorar cómo se desarrollan los agujeros negros semilla de masa intermedia si la materia oscura puede producir agujeros negros semilla, y cómo los agujeros negros enormes y supermasivos crecen a partir de los agujeros negros semilla; Buscar rastros de la génesis, el desarrollo y la muerte de las primeras generaciones de estrellas, dar restricciones directas sobre la intensidad de las ondas gravitacionales primordiales y detectar la polarización de las ondas gravitacionales, proporcionando datos de observación directa para revelar la naturaleza de la gravedad. [12] Las ondas gravitacionales pueden proporcionar una imagen clara del universo porque están débilmente vinculadas a la materia, y la información proporcionada se puede utilizar junto con la información de los telescopios y detectores de partículas. [13] La medición precisa de las ondas gravitacionales permite una investigación profunda y exhaustiva de la estructura a gran escala del universo, el nacimiento y desarrollo de las galaxias y otros temas; Desarrollar y establecer mejor una teoría cuántica de la gravedad más allá de la teoría general de la relatividad de Einstein, revelar la naturaleza de la gravedad y ayudar a comprender la materia oscura, la naturaleza de la energía, la formación de agujeros negros y la inflación cósmica, [14] Las ondas gravitacionales pueden transmitir información que las ondas electromagnéticas no pueden. [15] Al mismo tiempo, la tecnología con visión de futuro desarrollada a partir de esto es de gran importancia para mejorar el nivel técnico de la ciencia espacial y la exploración del espacio profundo; También desempeñará un papel positivo en aplicaciones como la navegación inercial, la ciencia de la Tierra, el cambio ambiental global y la construcción de plataformas satelitales de alta precisión. [16]
En 2008, la Academia de Ciencias de China comenzó a demostrar la viabilidad de la detección de ondas gravitacionales espaciales, proponiendo el "Programa Taiji" para la detección de ondas gravitacionales espaciales de China y estableciendo la estrategia de desarrollo y hoja de ruta de "satélite único, satélite dual, tres satélites" y "tres pasos"; y en agosto de 2018, el programa de satélite único "Programa Taiji" se implementó en el Programa Neutral Especial de Ciencia y Tecnología Piloto Estratégico de Ciencia Espacial (Fase II) y se lanzó el primer paso en el proceso de tres pasos, es decir, el satélite Taiji-1. [17]
El 31 de agosto de 2019, se lanzó el satélite Taiji-1 desde el Centro de Lanzamiento de Satélites de Jiuquan. [18] En julio de 2021, "Taiji-1" completó todas las tareas experimentales preestablecidas y logró la interferometría láser espacial de mayor precisión en China. Logró la primera verificación completa del rendimiento de los dos tipos de tecnología de micro-empuje de iones de radiofrecuencia de nivel Microbull y Hall, y tomó la delantera en la realización del avance de dos tecnologías de control no farmacológico en China. [19]
El sistema de metrología óptica y el sistema de control sin resistencia, ambos parte de los satélites Taiji-2, fueron confirmados por la misión del satélite Taiji-1; El éxito de la misión también dio suficiente respaldo para la creación del satélite Taiji-2; Sin embargo, debido a que el satélite Taiji-1 solo tiene un satélite, no hay forma de probar el enlace láser entre satélites; La unidad relevante espera lanzar dos satélites (Taiji-2) en 2023-2025 para despejar los obstáculos para los satélites Taiji-3. [20] Y se espera lanzar un grupo estelar de detección de ondas gravitacionales de triángulo equilátero compuesto por tres satélites alrededor de 2030. [21]
La unidad de aplicación científica y el usuario de Taiji-1 en este programa es UCAS . El programa Taiji y el sistema de soporte terrestre están gestionados por el Centro Nacional de Ciencias Espaciales de China, mientras que el sistema satelital es desarrollado por el Instituto de Innovación de Microsatélites de la Academia de Ciencias de China; el Instituto de Innovación en Ciencia y Tecnología de Medición de Precisión, Academia de Ciencias de China, el Instituto de Mecánica, Academia de Ciencias de China, el Instituto de Óptica y Mecánica Fina de Shanghái, Academia de Ciencias de China, el Instituto de Óptica y Mecánica Fina de Changchun, Academia de Ciencias de China, la Universidad de Ciencia y Tecnología de Singapur, la Universidad Tecnológica de Nanyang de Singapur y el Instituto de Innovación en Ciencia y Tecnología de Medición de Precisión, Academia de Ciencias de China se encuentran entre las unidades cooperativas involucradas en el desarrollo de la carga útil. [22] Además, la Academia de Ciencias de China estableció el laboratorio polar cósmico de ondas gravitacionales en Hangzhou en abril de 2021. [23]
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