我國首次使用國產(chǎn)自主衛(wèi)星測出全球重力場數(shù)據(jù)

近日，中國科學(xué)院院士、中國自主空間引力波探測“天琴計劃”首席科學(xué)家羅俊在接受記者采訪時介紹，中山大學(xué)“天琴一號”衛(wèi)星近期已獲得全球重力場數(shù)據(jù)，這是我國首次使用國產(chǎn)自主衛(wèi)星測得全球重力場數(shù)據(jù)。該項技術(shù)此前一直為美國和德國所壟斷，“天琴一號”使得我國成為世界上第三個有能力自主探測全球重力場的國家。

羅俊說：“‘天琴一號’衛(wèi)星并不是專門的重力衛(wèi)星，它的目的是進行空間引力波探測關(guān)鍵技術(shù)驗證，但是因為‘天琴計劃’需要多個領(lǐng)域技術(shù)集成突破才能完成，所以同步實現(xiàn)了諸多前沿領(lǐng)域的科技突破，地球重力場探測就是其中之一。”

據(jù)羅俊介紹，2020年8月7日，“天琴一號”開展了約30小時的地球重力場應(yīng)用試驗。在此期間，“天琴一號”衛(wèi)星關(guān)鍵載荷全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）接收機和慣性傳感器同時開機，衛(wèi)星飛行軌跡基本實現(xiàn)全球覆蓋。對于獲得的數(shù)據(jù)，中山大學(xué)和華中科技大學(xué)“天琴計劃”團隊反復(fù)分析并論證計算，獲得了全球15階地球重力場模型、全球重力異常分布網(wǎng)格圖、全球大地水準面高分布網(wǎng)格圖，并于近期形成全球重力場數(shù)據(jù)科學(xué)報告，完成了在軌測試總結(jié)評估。

“不過，需要說明的是，‘天琴一號’此次重力場測量的精度不算高。”羅俊說，這個結(jié)果更大的意義在于走通了利用低軌衛(wèi)星反演全球重力場的數(shù)據(jù)處理全流程技術(shù)，為我國后續(xù)的重力衛(wèi)星計劃奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

中國科學(xué)院院士孫和平證實了這個試驗結(jié)果。孫和平說：“這也說明‘天琴一號’衛(wèi)星不僅全部完成原定的技術(shù)驗證任務(wù)且超出預(yù)期，從時間上看，這是我國第一次自主測得全球重力場，也意味著‘天琴一號’實際上是我國第一顆有重力場測量功能的衛(wèi)星。”

據(jù)介紹，地球重力場數(shù)據(jù)對國計民生具有重大戰(zhàn)略意義，能服務(wù)于大地測量、地球物理、油氣資源勘探、國防安全等領(lǐng)域，有助于應(yīng)對全球氣候變化、防災(zāi)減災(zāi)等人類共同面臨的挑戰(zhàn)，是具有戰(zhàn)略價值的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

“天琴一號”于2018年由國家航天局正式批準立項，2019年12月在太原成功發(fā)射。它是目前為止國內(nèi)第一顆由國家正式立項發(fā)射的空間引力波探測技術(shù)驗證衛(wèi)星，由國家航天局、廣東省和教育部共同支持完成，其關(guān)鍵載荷技術(shù)由中山大學(xué)和華中科技大學(xué)聯(lián)合研制，衛(wèi)星平臺由航天東方紅衛(wèi)星有限公司承制。

“天琴計劃”是羅俊院士于2014年提出的空間引力波探測計劃，其地心軌道方案在國際上被稱為空間引力波探測的“中國方案”，是中國自主國際空間引力波探測計劃。

目前，“天琴計劃”“0123”技術(shù)路線圖中，除了作為“1”的“天琴一號”超出預(yù)期地完成科學(xué)任務(wù)，并首次自主測得全球重力場數(shù)據(jù)；作為“0”的地月激光測距項目也已于2019年10月精確測出月球表面五組反射鏡的回波信號，由此使得中國成為全球第三個全面測得月球表面反射鏡的國家。“天琴計劃”“沿途下蛋”的基礎(chǔ)研究創(chuàng)新模式，已經(jīng)生成了多項用于服務(wù)國家安全和國民經(jīng)濟的科學(xué)技術(shù)。

采訪中，羅俊還透露，“天琴二號”驗證衛(wèi)星項目目前正在順利推進。（光明日報記者 吳春燕）