激光干涉仪空间天线(laser interferometer space antenna,LISA)是欧洲太空局和美国航天局合作用于探测从0.1mHz到1Hz低频引力波的航天项目,引力波的探测将通过在空间中的3个探测器之间使用激光干涉仪的高精度测距来实现.3个探测器计划于2018年前后发射,并于一年后进入引力波探测实验的绕日轨道.为了引力波探测的成功,保持3个探测器所组成星座的高度稳定性是至关重要的.我们在以前2015年实验轨道优化设计的基础上,选取2019年3月1日为起始历元做了实验轨道的优化设计,介绍了任意起始时刻下确定轨道优化起始点的规则和轨道优化的算法;并给出了从地球停泊轨道进入引力波探测实验轨道的发射段和分离段的轨道设计,讨论了所需飞行时间与发射能量之间的关系,给出了设计实例.
单航天器激光天文动力学空间计划(ASTROD Ⅰ)是激光天文动力学空间计划(ASTROD:Astrodynamical Space Test of Relativity using Optical Devices)的第一步。ASTROD Ⅰ空间计划概念是使用在太阳轨道上的一个无拖曳航天器和地面站以双向激光干涉跟踪和脉冲计时测距的方法,精确地探讨天文动力学,检测相对论与时空基本定律,改进探测引力波的灵敏度以及更准确地测定太阳、行星和小行星的参数。ASTROD Ⅰ在天文动力学方面,和检测相对论与时空基本定律方面,精确度将比现在提高3个数量级;在测定太阳、行星和小行星参数方面,精确度将比现在提高1-3个数量级。ASTROD Ⅰ对引力波的探测灵敏度,可以比现在的射电波追踪航天器的引力波探测灵敏度稍作提高。航天器可由长征四号乙(CZ-4B)运载火箭发射,从低绕地转移轨道直接进入绕日轨道,经由金星引力助推两次,于发射后三百多天抵达太阳对面从事相对论Shapiro效应测量。乐观的发射日期可在2012年、2013年或2015年。单航天器激光天文动力学空间计划的推动,可以对重要关键技术如无拖曳航天、弱光锁相、空间光通讯等的发展起到带头作用。本计划的第一阶段预研究,主要由中国和欧洲的德国、英国和法国科学家合作进行。本文综述ASTROD Ⅰ的科学目标和基本方案,作为第一阶段预研究分项讨论的基础。
