研究引力波天文學。
引力波自第一次被探測到起，就成為瞭當之無愧的新聞熱點。
2016 年 2 月 11 日，激光幹涉引力波天文臺（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO）合作組宣佈首次探測到雙黑洞合並的引力波信號。引力波探測一下成為最前沿最熱門的研究領域，而 2017 年諾貝爾物理學獎也毫無疑問地被引力波探測領域的科學傢摘得。
2017 年 10 月 16 日，LIGO 聯合 VIRGO 等全球數十傢天文機構舉辦新聞發佈會，宣佈探測到雙中子星並合所產生的引力波。全球多個地面和空間天文設備探測到瞭電磁波對應體，包括合並後 1.7 秒美國宇航局費米空間望遠鏡探測到的伽瑪射線暴。再次引發刷屏。
" 這次結果可以說是天文學的一次革命。" 工物系及天體物理中心的馮驊教授評論道。
雙中子星並和示意圖
或許你還不知道，在清華園，一群主要由本科生組成的團隊也在幹著同樣的事情——探測雙中子星並合所產生的伽馬射線暴！
" 天格計劃 "，旨在發射 10 到 24 顆微小衛星，實現空間分佈式引力波暴電磁對應體探測網，形象地說，這一組小衛星內加載的探測器將組成一張探測網，試圖捕捉宇宙深處傳來的 " 伽馬射線暴 " 信號。
為引力波量身定做的 " 天格 "
人類仰望星空的歷史已有數千年，每一次對宇宙的新的發現都會激起人們巨大的好奇心。而每一次對於宇宙的探測手段的進步，都會帶來全新的發現。
" 以前我們觀測宇宙隻能靠電磁波，所謂的多波段宇宙學，從射電、X 射線、伽馬射線，都隻是電磁波的不同波段。但現在我們多瞭一維手段，這個手段是引力波。" 馮驊這樣解釋到引力波探測的重要性。
引力波能告訴我們很多電磁波不能獲得的東西，尤其是針對黑洞、中子星等致密星體。 " 這些信息對我們瞭解宇宙和天體的物理過程是有很大的幫助的。"
但是，隻有將引力波探測和電磁波探測結合起來，才能把引力波探測變成引力波天文學。
" 作為天體物理研究來說，我們不光是要探測到比如說兩個致密星體的並合，我們更想知道的是這整個物理過程如何發展的。比如說恒星是如何形成的，如何演化的，它如何變成黑洞和中子星的，黑洞和中子星再如何並合，如何被探測到。" 馮驊進一步解釋到，" 而引力波和電磁波的共同探測能夠幫助我們更清晰地瞭解這一個過程。"
而電磁波探測的探測對象就是引力波的電磁對應體（即既能產生可觀測的引力波，又能產生可觀測的電磁信號的天體），電磁對應體的探測包括伽馬射線暴。從 90 年代起，已經有很多專門的探測器用來探測伽馬射線暴，不過這些項目都是單純為瞭探測伽馬射線暴。
" ‘天格計劃’是專門針對探測引力波電磁對應體做優化的。" 馮驊說起 " 天格 " 的定位，" 探測引力波的電磁對應體是一個發生概率比較小的事件，相比於其他的伽馬射線暴探測，‘天格’能夠做到全天區的探測。"
引力波天文學的大門已經打開，" 天格計劃 " 希望踩在這扇門前的第一個臺階上。
Swift 衛星探測伽馬射線暴示意圖。
最優秀的學生做最酷的基礎研究
" 天格 " 其實起源於一次飯後的閑聊。
" 當時我和導師曾鳴老師聊完畢設以及博士的選題，然後去清芬吃飯，正好碰到馮老師也在那。" 現任 " 天格 " 團隊的負責人溫傢星回憶道，" 那時大傢很喜歡聊一聊引力波方面的新聞，正好馮老師是做天體物理的，就請馮老師給我們講瞭講。"
恰好曾鳴老師的方向是輻射探測，在探測器方面有著豐富的經驗。雙方於是一拍即合想到瞭使用現有的探測器去探測引力波電磁對應體。
成立團隊時的另一層考慮，是學生的培養。" 從整個大環境來說，最優秀的學生更容易被那些熱門專業吸引走瞭，大傢都覺得人工智能很熱門，金融很熱門。" 現在是團隊主要指導教師的馮驊說，" 但從國傢的需要來說，基礎研究也需要最優秀的學生，而且基礎研究工作也和計算機科學、人工智能一樣有趣，隻不過很多學生不瞭解。"
" 天格計劃 " 去年 10 月成立學生團隊，在成立初期就表達瞭對各種學科背景的歡迎。經過一年的發展，現在已經有 50 多名學生參與，其中有 10 多個來自其他學校，還有很多其他院校表示願意參與。
" 我們常見的科創項目都是 3~5 人為一個團隊，在本科階段，有幾十人、甚至上百人去完成一件科創項目，其實是很罕見的。" 溫傢星說。談起團隊的規模，溫傢星覺得這既是一件難事也是一個很好的鍛煉機會，他笑談道，" 我發現把任務分給他們就是一件很艱巨的任務瞭。"
團隊成立初期，模仿研究生組會，希望能夠隨時更新大傢的進度。但是最開始的組會，組長習慣性在群裡 @所有人準備報告。"
但實際上，你 @瞭所有人，就是沒有 @一個人。" 溫傢星說，" 最後沒有一個人準備，講的時候很多人都聽不懂。" 而後來，就慢慢演變成，@到個人，誰負責準備 PPT，誰負責會議記錄，誰負責下周的匯報等等。
經過一年的茁壯成長，" 天格計劃 " 團隊已先後斬獲挑戰杯特獎、開起瞭發佈會等等。
" 我們現在已經是學校的一個代表性項目瞭。" 馮驊笑道。
部分團隊同學
" 上天 " 需要的是理工結合
" 天格 " 目前分為瞭三個組，分別是科學組、衛星組和載荷組，涵蓋瞭來自工物系、物理系、航院、電子、機械、外文等等院系的同學。科學組設定科學目標，載荷組設計探測器滿足科學目標，同時還要滿足衛星方面提供的要求，最終將探測器搭載在微小衛星上發射上天。
在這個過程中，少不瞭不同組之間的妥協和談判：
科學組：" 你們一定要做到探測 5keV 的伽馬射線，這在科學上很重要。"
載荷組："5keV 好難啊，我們怎麼搞都搞不定。"
科學組：" 這個事真的太重要瞭，這個是我們很重要的科學目標。"
載荷組：" 好吧。"
……
科學組：" 你們要不要做到 1keV？"
載荷組：" 這個是真的做不到。"
溫傢星覺得這樣是一個非常好的交流過程，" 在這個過程中，科學目標和工程技術實現真正結合在瞭一起。"
而在實際的項目中，這樣的理工結合、學科交叉比比皆是。
準備挑戰杯階段，" 天格 " 團隊依據現有計劃設計瞭一個 10cm×10cm×30cm 的探測器，但是在隨後與衛星發射公司討論後，衛星方面提出瞭新的要求，把探測器做到 10cm×10cm×5cm. " 將探測器縮小到原來的 1/6，意味著我們幾乎要把所有的核心部件換一遍。" 溫傢星說。
當時是在暑假，一切都熱火朝天的進行著。但是對於更新後的探測器，噪聲總是很大，大到會把物理信號給淹沒。" 當時我們也想盡瞭各種辦法，" 溫傢星說，" 我們做瞭各種檢驗發現確實是噪聲太大。" 就在他們一籌莫展時，有人突然想到，會不會是因為實驗室溫度太高。於是他們就將儀器放在瞭冰箱裡進行測試，發現結果確實好瞭很多。
地面測試系統
衛星的 1：1 模型
按照 " 天格計劃 " 團隊的計劃，今年年底前做完探測器的設計，明年初完成第一個衛星的模型，之後發射第一顆衛星，做衛星飛行的工程驗證。再之後開始佈網，最少 10 顆最多 24 顆。運行之後就可以采集數據探測引力波的電磁對應體瞭。
" 我覺得我們團隊至少要運行 5 年以上，我們會需要不斷有新同學來參與。" 溫傢星說，" 在第一顆衛星定型之後，我應該會淡出，讓下面的同學去鍛煉。"
" 天文學的門打開瞭，你們已經踩在瞭這道門的第一塊磚上，" 在 LIGO 的發佈會後，馮驊老師這樣對團隊的成員說到，" 這不僅僅是一個科創活動或者一個 SRT，它完全可以作為一個研究生課題，甚至可以是一個人未來整個職業生涯的奮鬥目標。"
" 基礎研究需要管理，需要最好的電子、材料、機械，甚至需要藝術專業的學生 " 馮老師說，" 我們永遠歡迎所有感興趣的人加入。"
（感興趣的同學可以進一步向馮驊老師咨詢，郵箱 [email protected]）
