优化CSGM卫星重力测量计划：精度提升与关键技术

"我国将来更高精度CSGM卫星重力测量计划研究* (2014年)" 本文详细探讨了中国未来CSGM（China’s Satellite Gravity Mission）卫星重力测量计划的实施策略，旨在提升我国在地球重力场测量的精确度。文章首先指出，通过优化卫星跟踪模式的选择，结合关键载荷的合理配置，以及轨道参数的设计，可以有效地提高测量的准确性和技术可行性。 在卫星跟踪模式上，作者建议采用SST-HL/LL（卫星跟踪卫星高低/低低）模式，因为这种模式对地球中长波重力场的探测精度较高，同时技术要求相对较低，能够借鉴GRACE卫星项目的经验。GRACE卫星的成功运行为这一选择提供了有力支持。 为了提升测量系统的性能，论文提出了开展关键载荷的预先研发，包括激光干涉星间测距仪，用于精确测定卫星间的距离变化；复合GPS接收机，用于提供卫星定位信息；非保守力补偿系统，以抵消太阳辐射压等非保守力的影响；以及卫星体和加速度计质心调节装置，确保测量数据的稳定性。 在轨道设计方面，建议CSGM卫星的轨道高度设定在300至400公里，星间距离保持在200±50公里，这将有助于避开已有的重力卫星测量盲区，从而获取更全面的重力场数据。 论文还强调了仿真技术在整个研发和运行过程中的重要性，包括方案论证、系统设计、部件研制、产品检验、空中使用及故障分析，通过仿真模拟可以提前发现并解决可能出现的问题。 在反演方法上，文章对比了卫星轨道摄动法、动力学法、能量守恒法和加速度法的优缺点，提出应寻求新的、高精度、高效率且全频段的反演方法，以实现更高的重力场测量精度。 最终，文章设定了CSGM卫星重力测量计划的预期科学目标：在300阶的分辨率下，累计大地水准面精度达到1~5厘米，而累计重力异常精度则达到1~5毫伽。这些目标的达成将极大地推进我国在地球重力场研究领域的技术水平，并为地球物理、环境监测、地质调查等领域提供重要的数据支持。