我國(guó)首次使用國(guó)產(chǎn)自主衛(wèi)星測(cè)出全球重力場(chǎng)數(shù)據(jù)

近日，中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)自主空間引力波探測(cè)“天琴計(jì)劃”首席科學(xué)家羅俊在接受記者采訪時(shí)介紹，中山大學(xué)“天琴一號(hào)”衛(wèi)星近期已獲得全球重力場(chǎng)數(shù)據(jù)，這是我國(guó)首次使用國(guó)產(chǎn)自主衛(wèi)星測(cè)得全球重力場(chǎng)數(shù)據(jù)。該項(xiàng)技術(shù)此前一直為美國(guó)和德國(guó)所壟斷，“天琴一號(hào)”使得我國(guó)成為世界上第三個(gè)有能力自主探測(cè)全球重力場(chǎng)的國(guó)家。

羅俊說(shuō)：“‘天琴一號(hào)’衛(wèi)星并不是專門的重力衛(wèi)星，它的目的是進(jìn)行空間引力波探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證，但是因?yàn)椤烨儆?jì)劃’需要多個(gè)領(lǐng)域技術(shù)集成突破才能完成，所以同步實(shí)現(xiàn)了諸多前沿領(lǐng)域的科技突破，地球重力場(chǎng)探測(cè)就是其中之一。”

據(jù)羅俊介紹，2020年8月7日，“天琴一號(hào)”開展了約30小時(shí)的地球重力場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)。在此期間，“天琴一號(hào)”衛(wèi)星關(guān)鍵載荷全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）接收機(jī)和慣性傳感器同時(shí)開機(jī)，衛(wèi)星飛行軌跡基本實(shí)現(xiàn)全球覆蓋。對(duì)于獲得的數(shù)據(jù)，中山大學(xué)和華中科技大學(xué)“天琴計(jì)劃”團(tuán)隊(duì)反復(fù)分析并論證計(jì)算，獲得了全球15階地球重力場(chǎng)模型、全球重力異常分布網(wǎng)格圖、全球大地水準(zhǔn)面高分布網(wǎng)格圖，并于近期形成全球重力場(chǎng)數(shù)據(jù)科學(xué)報(bào)告，完成了在軌測(cè)試總結(jié)評(píng)估。

“不過，需要說(shuō)明的是，‘天琴一號(hào)’此次重力場(chǎng)測(cè)量的精度不算高。”羅俊說(shuō)，這個(gè)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(chǎng)的數(shù)據(jù)處理全流程技術(shù)，為我國(guó)后續(xù)的重力衛(wèi)星計(jì)劃奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

中國(guó)科學(xué)院院士孫和平證實(shí)了這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果。孫和平說(shuō)：“這也說(shuō)明‘天琴一號(hào)’衛(wèi)星不僅全部完成原定的技術(shù)驗(yàn)證任務(wù)且超出預(yù)期，從時(shí)間上看，這是我國(guó)第一次自主測(cè)得全球重力場(chǎng)，也意味著‘天琴一號(hào)’實(shí)際上是我國(guó)第一顆有重力場(chǎng)測(cè)量功能的衛(wèi)星。”

據(jù)介紹，地球重力場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)國(guó)計(jì)民生具有重大戰(zhàn)略意義，能服務(wù)于大地測(cè)量、地球物理、油氣資源勘探、國(guó)防安全等領(lǐng)域，有助于應(yīng)對(duì)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(jià)值的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

“天琴一號(hào)”于2018年由國(guó)家航天局正式批準(zhǔn)立項(xiàng)，2019年12月在太原成功發(fā)射。它是目前為止國(guó)內(nèi)第一顆由國(guó)家正式立項(xiàng)發(fā)射的空間引力波探測(cè)技術(shù)驗(yàn)證衛(wèi)星，由國(guó)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(tái)由航天東方紅衛(wèi)星有限公司承制。

“天琴計(jì)劃”是羅俊院士于2014年提出的空間引力波探測(cè)計(jì)劃，其地心軌道方案在國(guó)際上被稱為空間引力波探測(cè)的“中國(guó)方案”，是中國(guó)自主國(guó)際空間引力波探測(cè)計(jì)劃。

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

采訪中，羅俊還透露，“天琴二號(hào)”驗(yàn)證衛(wèi)星項(xiàng)目目前正在順利推進(jìn)。