我國首次使用國產自主衛星測出全球重力場數據

近日，中國科學院院士、中國自主空間引力波探測“天琴計劃”首席科學家羅俊在接受記者采訪時介紹，中山大學“天琴一號”衛星近期已獲得全球重力場數據，這是我國首次使用國產自主衛星測得全球重力場數據。該項技術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’衛星并不是專門的重力衛星，它的目的是進行空間引力波探測關鍵技術驗證，但是因為‘天琴計劃’需要多個領域技術集成突破才能完成，所以同步實現了諸多前沿領域的科技突破，地球重力場探測就是其中之一。”

據羅俊介紹，2020年8月7日，“天琴一號”開展了約30小時的地球重力場應用試驗。在此期間，“天琴一號”衛星關鍵載荷全球導航衛星系統（GNSS）接收機和慣性傳感器同時開機，衛星飛行軌跡基本實現全球覆蓋。對于獲得的數據，中山大學和華中科技大學“天琴計劃”團隊反復分析并論證計算，獲得了全球15階地球重力場模型、全球重力異常分布網格圖、全球大地水準面高分布網格圖，并于近期形成全球重力場數據科學報告，完成了在軌測試總結評估。

“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，這個結果更大的意義在于走通了利用低軌衛星反演全球重力場的數據處理全流程技術，為我國后續的重力衛星計劃奠定了堅實的技術基礎。

中國科學院院士孫和平證實了這個試驗結果。孫和平說：“這也說明‘天琴一號’衛星不僅全部完成原定的技術驗證任務且超出預期，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星。”

據介紹，地球重力場數據對國計民生具有重大戰略意義，能服務于大地測量、地球物理、油氣資源勘探、國防安全等領域，有助于應對全球氣候變化、防災減災等人類共同面臨的挑戰，是具有戰略價值的基礎數據。

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

“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”技術路線圖中，除了作為“1”的“天琴一號”超出預期地完成科學任務，并首次自主測得全球重力場數據；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”的基礎研究創新模式，已經生成了多項用于服務國家安全和國民經濟的科學技術。

采訪中，羅俊還透露，“天琴二號”驗證衛星項目目前正在順利推進。