综述：迈向更加真实的太极引力波探测流程：数据分析的新挑战与基于太空的引力波天线的高保真模拟

《Science China-Physics Mechanics & Astronomy》：Towards realistic detection pipelines of Taiji: New challenges in data analysis and high-fidelity simulations of space-based gravitational wave antenna

空间引力波探测项目Taiji面临信号重叠、噪声谱不完整等独特挑战，其数据挑战II通过整合轨道动力学模拟、扩展噪声源及第二代时间延迟干涉ometry等，构建了包含Triangle开源工具包的测试平台，以支持引力波探测全流程分析。

　　

摘要

“太极”（Taiji）是中国的一个基于太空的引力波（GW）探测项目，旨在以前所未有的灵敏度探索毫赫兹频段的引力波宇宙。通过观测各种天体物理和宇宙学源，包括银河系内的双星系统、大质量黑洞双星系统、极端质量比引力波源以及随机引力波背景等，该项目有望为天体物理学、宇宙学和基础物理学带来革命性的见解。然而，与LIGO-Virgo-KAGRA等地面探测器相比，“太极”的数据分析面临独特的挑战，例如众多信号的重叠、数据持续时间较长、对波形模板的精度要求更高、噪声谱特征尚未完全明确、噪声具有非平稳性以及存在各种数据异常。以“太极”为例，本文回顾了基于太空的引力波探测的数据特征和数据分析挑战，并介绍了“太极数据挑战赛”（Taiji Data Challenge）的第二轮比赛，这是一系列模拟数据集的集合，旨在作为一个共享平台来解决这些关键问题。该平台的特点在于系统地整合了基于完全无阻力及姿态控制的轨道动力学模型、更复杂的噪声源、相互重叠的引力波信号、第二代时延干涉测量技术以及臂长变化的耦合效应等。同时发布的还有开源工具包“Triangle”（可在https://github.com/TriangleDataCenter获取），它提供了对信号、噪声及其他仪器效应进行定制模拟的功能。通过向更真实的探测目标迈进，“太极数据挑战赛II”（Taiji Data Challenge II）和“Triangle”共同构成了一个新的测试平台，支持“太极”项目的全球分析及端到端数据处理流程的开发，最终帮助弥合观测结果与科学目标之间的差距。

“太极”是中国的一个基于太空的引力波（GW）探测项目，旨在以前所未有的灵敏度探索毫赫兹频段的引力波宇宙。通过观测各种天体物理和宇宙学源，包括银河系内的双星系统、大质量黑洞双星系统、极端质量比引力波源以及随机引力波背景等，该项目有望为天体物理学、宇宙学和基础物理学带来革命性的见解。然而，与LIGO-Virgo-KAGRA等地面探测器相比，“太极”的数据分析面临独特的挑战，例如众多信号的重叠、数据持续时间较长、对波形模板的精度要求更高、噪声谱特征尚未完全明确、噪声具有非平稳性以及存在各种数据异常。以“太极”为例，本文回顾了基于太空的引力波探测的数据特征和数据分析挑战，并介绍了“太极数据挑战赛”（Taiji Data Challenge）的第二轮比赛，这是一系列模拟数据集的集合，旨在作为一个共享平台来解决这些关键问题。该平台的特点在于系统地整合了基于完全无阻力及姿态控制的轨道动力学模型、更复杂的噪声源、相互重叠的引力波信号、第二代时延干涉测量技术以及臂长变化的耦合效应等。同时发布的还有开源工具包“Triangle”（可在https://github.com/TriangleDataCenter获取），它提供了对信号、噪声及其他仪器效应进行定制模拟的功能。通过向更真实的探测目标迈进，“太极数据挑战赛II”（Taiji Data Challenge II）和“Triangle”共同构成了一个新的测试平台，支持“太极”项目的全球分析及端到端数据处理流程的开发，最终帮助弥合观测结果与科学目标之间的差距。