“天琴一号”卫星测出全球重力场数据

中国科学院院士罗俊 中山大学 供图

 “天琴一号”卫星反演出的全球重力异常分布图（左图）和全球大地水准面高分布图（右图）中山大学 供图

近日，中国科学院院士、“天琴计划”首席科学家罗俊在接受记者采访时表示，近期，中国自主空间引力波探测“天琴一号”卫星获得全球重力场数据，这是我国首次使用国产自主卫星测得这一数据，使得我国成为世界上继美、德后第三个有能力自主探测全球重力场的国家。

据介绍，地球重力场数据对国计民生具有重大战略意义，能服务于大地测量、地球物理、油气资源勘探、国防安全等领域，有助于应对全球气候变化、防灾减灾等人类共同面临的挑战，是具有战略价值的基础数据。

罗俊说：“‘天琴一号’卫星并不是专门的重力卫星，它的目的是进行空间引力波探测关键技术验证，但是因为天琴计划需要多个领域技术集成突破才能完成，所以同步实现了诸多前沿领域的科技突破，地球重力场探测就是其中之一。”

据罗俊介绍，2020年8月7日，“天琴一号”开展了约30小时的地球重力场应用试验。在此期间，“天琴一号”卫星关键载荷全球导航卫星系统（GNSS）接收机和惯性传感器同时开机，卫星飞行轨迹基本实现全球覆盖。对于获得的数据，中山大学和华中科技大学天琴计划团队反复分析数据并论证计算，获得了全球15阶地球重力场模型、全球重力异常分布网格图、全球大地水准面高分布网格图，并于近期形成全球重力场数据科学报告，完成了在轨测试总结评估。

“不过，需要说明的是，‘天琴一号’此次重力场测量的精度不算高。”罗俊说，这个结果更大的意义在于走通了利用低轨卫星反演全球重力场的数据处理全流程技术，为我国后续的重力卫星计划奠定了坚实的技术基础。

中国科学院院士孙和平证实了这个试验结果。孙和平说：“这也说明‘天琴一号’卫星不仅原定的技术验证任务全部完成且超出预期，从时间上看，这是我国第一次自主测得全球重力场，也意味着‘天琴一号’实际上是我国第一颗有重力场测量功能的卫星。”

“天琴一号”于2018年由国家航天局正式批准立项，2019年12月在太原成功发射。它是目前为止国内第一颗由国家正式立项发射的空间引力波探测技术验证卫星，由国家航天局、广东省和教育部共同支持完成，其关键载荷技术由中山大学和华中科技大学联合研制，卫星平台由航天东方红卫星有限公司承制。

据了解，天琴计划是罗俊院士于2014年提出的空间引力波探测计划，其地心轨道方案在国际上被称为空间引力波探测的“中国方案”，是中国自主国际空间引力波探测计划。

目前，天琴计划“0123”技术路线图中，除了作为“1”的“天琴一号”超出预期的完成科学任务，并首次自主测得全球重力场数据；作为“0”的地月激光测距项目也已于2019年10月精确测出月球表面五组反射镜的回波信号，由此使得中国成为全球第三个全面测得月球表面反射镜的国家。天琴计划“沿途下蛋”的基础研究创新模式，已经生成了多项用于服务国家安全和国民经济的科学技术。

采访中，罗俊还透露，“天琴二号”验证卫星项目目前正在顺利推进。