子课题1：科学目标深化论证 开题报告 子课题负责人：蔡荣根 2018.12.27

汇报提纲 概述 研究目标与研究内容 研究条件和保障措施落实情况 研究队伍落实情况 经费预算

概述 面临的机遇 面临的挑战 波源丰富 (MBHB, GB, EMRI/IMRI, SBGW) arXiv:1807.09495 TDI 科学分析 波形 (fast & accurate)

研究目标与研究内容 1. 科学目标深化论证（负责人：蔡荣根） 2. 编队整体优化 3. 激光干涉测距系统 4. 惯性传感器  1. 科学目标深化论证（负责人：蔡荣根）  2. 编队整体优化  3. 激光干涉测距系统  4. 惯性传感器  5. 无拖曳控制与微推进器关键技术  6. 飞行器系统总体设计优化与耦合仿真技术  7. 超静超稳飞行器关键技术  8. 数据预处理和模拟 1.1 引力波源物理研究（蔡荣根） 1.2 引力波模板构建（曹周键） 1.3 太阳系引力场精细结构研究（平劲松）

总体目标： （1）为太极计划提供可探测的引力波源， （2）为太极计划提供完备的双黑洞并合系统引力波理论模板， （3）为太极计划提供高精度的星历表。

1.1 引力波源物理研究 研究内容： （1）极端质量比双黑洞系统引力波物理； （2）宇宙早期相变过程中的引力波物理； （3）致密双星系统的引力波物理。 考核指标： （1）估算太极能探测到极端质量比双黑洞系统的事件率； （2）给出在一阶电弱相变过程中产生引力波的密度谱； （3）给出天体物理黑洞、原初黑洞和中子星在太极频域内产生的随机引力波背景。

1.2 引力波模板构建 研究内容： （1）建成太极计划所需的双黑洞并合系统引力波数据分析软件平台； （2）建立若干个形式上可行的双黑洞并合系统引力波波形模板； （3）发展高效的数值相对论计算方法，提供切实可行的计算理论框架。 考核指标： （1）高效的切实可行的有限元数值相对论基本算法的理论构架； （2）克尔黑洞情形下的等效单体-特科尔期基程序； （3）太极计划所需的双黑洞并合系统引力波数据分析软件平台，计算相应测量误差。

1.3 太阳系引力场精细结构研究 研究内容： （1）三大星历表：美国的DE、法国的INPOP以及俄罗斯的EPM-ERA，均不公开计算星历的软件包，构建太阳系引力场强度计算的程序包，产生我国的星系表尤为迫切； （2）探月工程中所产出的测距数据需要解析转换，才能用于在引力场强度计算中的拟合分析，影响数据精度的有：地球和月球质量分布模型，地球大气层模型等。 考核指标： （1）构建太阳系引力场强度计算的程序包，计算出引力波探测器所处轨道的引力场精细结构； （2）解析转换探月工程中所产出的测距数据用于在引力场强度计算中的拟合分析； （3）计算出的与美国JPL机构提供的具有相当精度的星历表 。

2018 2019 2020 年度 年度目标 年度考核指标 年度节点 给出原初黑洞在太极频域内产生的引力波的初步结果； 发展单黑洞微扰近似处理方法的相关计算程序； 完成后牛顿引力理论框架下太阳系引力场强度计算的程序包初级版本。 研究成果以论文形式发表在国际核心期刊； 完成单黑洞微扰近似处理方法的相关计算程序； 2018年12月 年度节点检查 2019 建立利用太极空间引力波探测来研究早期宇宙暴胀的方法； 完成克尔黑洞情形下的ET情况下二维轨道的ET程序； 已经发布的测量数据在计算太阳系引力场强度的应用。 开发出高效计算引力波波形的程序包； 已经发布天体测量数据解析计算包。 2019年12月 2020 深化致密天体和原初引力波产生的随机引力波背景的研究； 完成太极所需的双黑洞并合系统引力波数据分析软件平台； 构建太阳系引力场精细结构分布，产生我国的星历表。 开发双黑洞并合系统引力波数据分析软件平台； 开发出星历表程序包。 2020年12月 结题

研究条件和保障措施落实情况 理论物理所是国家自然科学基金重大项目“引力波相关物理问题研究”的依托单位。已开展数值仿真、引力波物理、黑洞物理、引力波源等方面的研究。

研究队伍落实情况 姓名 职称 单位 蔡荣根 院士/研究员 中国科学院理论物理研究所 吴岳良 郭宗宽 百人/研究员 黄庆国 百人/优青/研究员 舒菁 青千/研究员 张元仲 研究员 M. Sasaki 教授 温琳清 刘玉孝 优青/教授 兰州大学 曹周键 优青/研究员 中国科学院数学与系统科学研究院 韩文标 副研究员 中国科学院上海天文台 平劲松 中国科学院国家天文台 倪维斗 金洪波 助理研究员

经费预算 序号 科目名称 总经费 财政专项经费 其他渠道经费 （1） （2）=（3）+（4） （3） （4） 1 经费总额 500 2   2 一、直接费用 443 3 1、设备费（合计） 4 （1）购置设备费 5 （2）研制设备费 6 （3）设备改造与租赁费 7 2、材料费 8 3、测试化验加工及计算分析费 55 9 4、燃料动力费 10 5、差旅费/会议费/国际合作与交流费 140 11 6、出版/文献/信息传播/知识产权事务费 12 7、劳务费 240 13 8、专家咨询费 14 9、专项外协费 15 10、其他费用 16 二、间接费用 57 经费使用年度计划 2018年 2019年 2020年 经费总额 100 / 87.23  200 / 81.78 200 / ?

敬请指正！