下一代高精度卫星重力测量技术研究

以下一代高精度卫星重力测量为背景,针对低低卫卫跟踪模式与卫星重力梯度测量模式,论述了下一代低低卫卫跟踪和下一代重力梯度测量卫星方案。下一代低低卫卫跟踪重力卫星采用纳米级星间激光测距替代原微波测距,同时降低轨道高度以提高重力场敏感度。下一代重力梯度测量卫星采用原子干涉重力梯度仪替代静电重力梯度仪,原子干涉重力梯度仪在空间有超高的潜在灵敏度,可进一步提高卫星重力梯度测量的精度。同时,突破现有牛顿力学框架下的卫星重力测量技术,提出了基于广义相对论引力钟慢效应的卫星重力测量技术概念,卫星遍历地球周围空间时,通过测量星上时钟频率变化获取全球重力分布。仿真结果表明:三种新型高精度卫星重力测量技术可恢复200~305阶的全球重力场模型。     

欧洲发卫星研究地球重力场

欧空局“重力场与稳态洋流探测器”（GOCE）卫星于3月17日由欧洲呼啸发射服务公司的俄制呼啸号运载火箭在普列谢茨克发射场发射成功。卫星被送入一条低高度近太阳同步轨道。本次发射原定去年9月份进行,但由于火箭的“和风”KM上面级出现制导与导航系统故障而推迟。GOCE是迄今最复杂的一颗用于地球重力场研究和地球水准面测绘的卫星．重约1050公斤．所携重力梯度仪由6台（3对）当今最先进的高灵敏度加速度计组成．用于在全部三个轴向上测量重力场各分量．     

重力场测量卫星研究概况

首先给出了地球重力场和重力测量卫星的内涵，然后概要介绍了地球重力场、月球重力场的作用和意义及国外地球重力场测量技术的发展现状和趋势，比较了目前国际上具有代表性的CHAMP、GRACE和GOCE等重力卫星测量系统。最后阐述我国重力场测量的现状以及发展我国重力场测量卫星系统的必要性，并简要介绍了最新研究进展。     

用地球表面及岩石层底部的有限质聚格点表示地球重力场的近似模型

本文给出了一个新的重力场近似模型,称之为质聚模型。它是由两层有限质聚格点迭加在以低阶球面调和函数有限和表示的重力场上构成的。这两层质聚格点分别位于地球表面及岩石层的底部。本文给出了附加误差的二维谱的计算公式,并针对由低轨道卫星的重力梯度计测量数据来估计面密度变化的情况,给出了具体的数值结果。     

基于卫星观测数据的地球重力场探测技术发展趋势分析

分析研究了公开发布的全球重力场模型,根据已有真实卫星数据的重力场反演结果,依次分析了激光地球动力学卫星、重力卫星和测高卫星用于地球重力场探测的特点和局限性,并针对上述缺点和局限性,进一步介绍和分析了当前出现的可用于地球重力探测的新型载荷,如激光测距仪、原子干涉绝对重力梯度仪、干涉SAR高度计等,以及新载荷可能产生的探测效益。以上研究可为地球重力场探测技术未来的发展提供参考。     

俄罗斯将发射欧洲GOCE卫星

俄罗斯赫鲁尼契夫国家研究生产中心称,预计2008年9月10日用俄罗斯Rockot火箭发射欧洲首颗重力场与规则洋流探测器(GOCE)卫星,将其送入距地约270~300 km的低地球轨道。由欧空局(ESA)研发的GOCE卫星将用高精度和高空间分辨率技术测量地球的重力场和稳态洋流,可得空间分辨率为80~200km的全球重力场模型和精度1 cm的大地水准面。俄罗斯将发射欧洲GOCE卫星@肖择     

欧空局卫星再入

欧空局“重力场与稳态洋流探测器”（GOCE）重力测量卫星11月11日再入。卫星在高空解体，无造成财产损失的报告。GOCE卫星发射重量1052公斤，其中包括供其离子电推进系统使用的约41公斤氙燃料。该卫星采用非常明显的箭头形设计，并带有翼片，长5米。     

重力场测量卫星应用电推进技术

全球重力场的精确测量对于地球物理学、卫星定轨等均有至关重要的意义。对于全球重力场测量卫星而言,其姿态和轨道的保持精度直接影响着全球重力场测量的精度。从重力场测量卫星要求出发,对卫星参数进行了假设,对重力场测量卫星采用离子推进技术的适用性进行了分析。     

欧洲GOCE卫星绘出首幅地球重力场图

据新华网2010年6月29日报道，欧洲航天局（ESA）日前根据2009年3月17日发射的重力场与稳态海洋探测器（GOCE）（见封二）传回的数据，绘出了首幅地球重力场图。ESA当天发表公报说，这幅图是根据GOCE卫星2009年11月和12月收集的数据绘制的，它内容精确，能够反映地球重力场极其微小的变化。     

一种新型充气式重力梯度杆的研制和在轨展开试验

文章对中国“新技术验证一号”卫星搭载的一种新型充气式重力梯度杆的研制和在轨试验情况进行了介绍。重力梯度杆在小卫星控制领域中具有较好的应用前景,而充气结构具有轻质、占用空间小、发射成本低的特点,采用充气式重力梯度杆可避免传统机械式重力梯度杆质量重、尺寸大和机构复杂的缺点,它以充气伸展臂为主要结构形式,通过充气展开伸直成为重力梯度杆,既作为卫星重力梯度杆又通过在轨试验验证空间充气展开结构的性能。在轨试验结果表明充气式重力梯度杆展开稳定、有序、性能可靠,可以满足小卫星的性能和功能要求。该试验也是中国首个成功的充气展开结构在轨技术验证试验,标志着中国的充气展开结构技术初步具备了工程化能力。     

小卫星的重力梯度控制方法

本文首先论述重力梯度卫星三种控制方式（重力梯度，重力梯度＋飞轮，重力梯度＋磁控＋飞轮），其次研究重力杆和天平动阻尼球结构设计与参数分析。最后建立重力梯度卫星数学模型和进行仿真实验。对小卫星来说，重力梯度既能满足性能要求又是廉价的一种姿态控制方法。     

大型弹体发射速度测量方法的研究

大弹体的发射速度是各种弹体飞行控制中的重要参数。由于弹体尺寸大、发射时间短等原因，因而对发射速度的快速实时测量难于保证精度。本文提出一种“双测头光电反射式速度测量系统”，它采用“双路平衡式光电传感系统”接收信号，可实现各种大型物体（如导弹、火箭）的发射速度测试，在0－50m/s内，其相对误差小于1％，且安装调工方便，方法具有实用价值。     

捷联式重力定高引信的力学分析及其关键技术

根据地球的重力场特性控制弹道导弹的引爆高度，不但安全可靠，而且可以对抗电子干扰。保持惯性空间是测量重力场的重要保证。本文论证捷联式重力定高引信的力学原理，给出了详细的数学证明。最后根据实验结果，讨论了捷联式重力测高引信的关键技术。     

发射短讯

我国发射环境-1A、B卫星,中国希望号奥运星2009年发射,我国嫦娥-1卫星再次通过月食考验,欧洲航天局发射地球重力场和海洋环流探测卫星,NASA将向“国际空间站”发射新装置,美新一代“猎户座”载人飞船将无法提前首飞,美第2次商业太空运载器发射试验失败……     

导航卫星载波相位测量中的相位缠绕研究

文章针对载波相位测量在高精度测量、定位领域中，由于导航信号接收天线与发射天线的非理性因素导致的测量误差问题进行研究。根据载波相位测量原理及导航信号天线的收、发原理，从理论上分析了因导航信号接收天线与发射天线之间倾角的不一致性而导致的载波相位测量中相位缠绕的产生，以及相位缠绕对载波相位测量、定位精度的影响，并通过理论计算得出，载波相位测量中相位缠绕引入的测量误差最大可达厘米量级。计算结果表明，相位缠绕对高精度载波相位测量引入的测量误差不可忽略。在实际的载波相位测量应用中，尽量提高导航信号接收天线与发射天线之间的倾角的一致性，以减小相位缠绕对载波相位测量引入的测量误差，进而获得高精度载波相位测量值。     

卫星重力大地测量的进展与应用

介绍了专门用于地球重力场测量的低轨道卫星CHAMP、GRACE和GOCE，并对它们的工作原理和应用进行了分析。     

未来具有快速发射能力的航天港

及时响应发射场是实现快速发射的重要基础设施，它将实现运载器的快速检测、快速星箭对接、快速加注等一系列低成本快速操作，同时加快发射计划的批准并采用快速发射流程，以满足及时响应发射的需要。     

静电加速度计对重力卫星平台的要求分析

静电加速度计是重力卫星的核心有效载荷,其非保守力测量精度是地球重力场反演任务成功执行的有效保证。文章分析了静电加速度计的测量信号以及对重力卫星平台的指标要求,重点指出满足这些要求应解决的关键技术,最后建议我国开展重力卫星研究。     

月球探测器LP精密定轨及月球重力场模型解算

对美国1998年发射的月球探测器LP任务阶段共19个月的双程测距测速轨道跟踪数据进行了精密定轨,对定轨结果通过轨道残差及重复弧段差异进行了精度评价。利用LP正常任务阶段三个月的轨道跟踪数据进行了月球重力场模型解算,通过重力场功率谱、轨道残差和月球自由空气重力异常对解算模型进行了精度评价。结果表明精密定轨及月球重力场模型解算合理。对进一步融合嫦娥一号轨道跟踪数据和LP数据解算自主的高精度月球重力场模型具有参考意义。
　
     

重力梯度对自由漂浮空间机器人姿态扰动分析

分析重力梯度对在轨运行的自由漂浮空间机器人姿态运动影响。由Lagrange方法建立自由漂浮空间机器人受重力梯度扰动的非线性动力学模型。首先,考虑无控关节自由状态,分析重力梯度对关节运动的影响。其次,利用相平面轨迹分析重力梯度对自由漂浮系统姿态运动影响。最后,由速度偏差曲线分析重力梯度对机械臂的影响。结果表明,当作用时间接近轨道周期或更长时,重力梯度引起的关节偏差已十分显著,且这种扰动作用主要由轨道偏心率决定;关节锁定时俯仰姿态受扰运动有周期振动与翻滚两种形式,若初始角速度满足一定限值可以保证俯仰运动不发生翻滚;当机械臂长时间工作时,忽略重力梯度将产生明显的末端定位误差。