李康康，谷德峰，安子聪，宋佳凝，朱炬波

（1.中山大学 天琴中心，珠海 519082；2.中山大学 物理与天文学院，珠海 519082）

引 言

2015年，地面引力波探测项目激光干涉引力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory，LIGO）首次探测到双黑洞合并产生的引力波[1]，开启了观察黑洞合并的新窗口。受地面震动、引力梯度噪声以及干涉臂长受限的影响，地面引力波探测无法覆盖中低频段的引力波。空间引力波探测任务由于采用大尺度空间探测器编队，不受臂长尺度约束，探测频段更广，波源更加丰富[2]，为认识宇宙演化提供一种新的方式，是当前国际热门研究领域。其中LISA（Laser Interferometer Space Antenna）由美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）和欧洲航天局（European Space Agency，ESA）共同提出[3]，是目前发展最为成熟、最具有代表性的空间引力波探测计划，预计于2034年发射。LISA由3颗探测器构成的大尺度分布式日心轨道编队，位于黄道内，编队中心约在地球与太阳构成的后掠角20°位置上，距离地球5～6.5千万km，由约为250万 km的干涉臂长构成等边三角形[4]。图1给出了LISA轨道在太阳系下的示意图。

图1 类LISA轨道结构示意图[5]Fig.1 Schematic of LISA-type orbit configuration[5]

LISA在发射入轨阶段和科学实验阶段对定轨精度以及臂长的测量精度有一定的要求[6]。一是来自星间激光干涉仪对波束指向的需求；二是来自空间引力波探测系统时间延迟干涉（Time Delay Interferometry，TDI）[7]压制激光频率噪声的需求[8]；三是来自编队构形高精度初始化和稳定性保持的需求[9]。

测控距离远、跟踪弧段少、精度要求高给LISA精密定轨（Precise Orbit Determination，POD）带来一定的挑战。本文以LISA为例，分析研究其探测器的精密定轨问题，为空间引力波探测计划的工程实践提供理论支撑和技术参考。……