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)大于引力波引起的星間觀測(cè)信號(hào)。例如，中國科學(xué)院太極計(jì)劃中，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)。這將對(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。

　　探究天體引力場(chǎng)引起的星間觀測(cè)信號(hào)頻譜分析，面臨兩方面困難：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)。中科院國家空間科學(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)室開發(fā)了超高精度衛(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（圖1）。依據(jù)此軌道積分器，研究定量評(píng)估出太陽系內(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（圖2）。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在Physical Review D（DOI：10.1103/PhysRevD.106.102005）上。審稿專家認(rèn)為，該工作可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)。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持。

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）與星間相對(duì)加速度（右）線性幅度譜和線性譜密度估計(jì)。