空间引力波探测通过在十万~百万公里级星间距离上测量自由悬浮检验质量之间的皮米级位移波动，打开0.1 mHz～1 Hz频段引力波观测窗口，该频段蕴含着超大质量黑洞并合、极端质量比旋近、银河系致密双星等丰富天体物理过程的关键信息，是地面探测难以企及的全新观测窗口。“太极计划”作为我国自主提出的空间引力波探测方案，采用日心轨道三星编队构型，三颗卫星构成臂长300万公里的等边三角形干涉测量编队，目标实现观测频段内的最优应变探测灵敏度优于10^-21量级，为此需要检验质量的残余加速度噪声与激光干涉测量噪声在观测频段分别不超过3fm/s²/√Hz和8pm/√Hz。此时，常规航天器系统上由结构、电、热、磁等多物理因素导致的微弱到可忽略不计的噪声已变得不容忽视，并且成为探测系统全链路噪声的重要组成部分。此外，全链路各项噪声相互之间高度耦合，并且噪声来源与传递极为复杂，为系统探测灵敏度的设计、分析与验证带来了极大的挑战，需要从全链路角度开展动态分析。
本文首先开展了太极计划卫星总体方案的初步设计，系统阐述航天器编队构型、平台与载荷配置及多物理场设计。在编队构型方面，三颗卫星运行于日心轨道，编队质心滞后地球约20°，编队平面与黄道面保持约60°夹角，每颗卫星内部悬浮两个检验质量，通过无拖曳控制使卫星跟踪检验质量运动，从而屏蔽太阳光压、太阳风等外部非保守力扰动。在平台与载荷配置方面，航天器采用平台与载荷一体化设计思路，核心载荷主要包括惯性传感器与激光干涉仪。在航天器多物理场方面，太极计划对航天器内部环境提出极端要求，其中在观测频段内检验质量附近温度稳定性需达到μK/√Hz量级，磁场波动需优于650nT/√Hz，自引力加速度偏置及刚度需分别达到10^-10 m/s²和10^-8m/s²/√Hz量级，为此需通过多级阻尼控温、磁洁净设计及自引力补偿等手段协同优化设计实现。

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