[科普中國]-重力場與穩(wěn)態(tài)洋流探測器衛(wèi)星

概況

“重力場與穩(wěn)態(tài)洋流探測器”（Gravity Field and Steady - State Ocean Circulation Explorer，GOCE）衛(wèi)星，是歐洲航天局（ESA）獨立發(fā)展的地球動力學(xué)和大地測量衛(wèi)星，是全球首顆用于探測地核結(jié)構(gòu)的衛(wèi)星。

GOCE的主要科學(xué)目標是高精度、高分辨率測量全球靜態(tài)重力場。具體目標包括：更深刻地了解地球內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)，包括與地球動力學(xué)相關(guān)的巖石圈、地殼組成，以及流變學(xué)等；大地水準面（海水靜止時形成的等位面）的精度達到厘米級；獲取重力梯度數(shù)據(jù)和衛(wèi)星 - 衛(wèi)星跟蹤數(shù)據(jù)。

泰雷茲·阿萊尼亞航天公司（意大利）是GOCE衛(wèi)星的主承包商。2009年3月17日，GOCE衛(wèi)星從俄羅斯普列謝茨克發(fā)射場由俄羅斯的“隆聲”運載火箭發(fā)射。1

主要性能參數(shù)GOCE衛(wèi)星運行在高度250km、傾角96.7°的太陽同步低地球軌道，設(shè)計壽命20個月。衛(wèi)星質(zhì)量約1050kg，長5.307m、寬2.366m、橫截面面積1.1㎡。衛(wèi)星采用三軸穩(wěn)定控制方式，太陽電池功率1.3kW，衛(wèi)星采用78A·h鋰離子電池。衛(wèi)星測控采用S頻段，上行數(shù)據(jù)傳輸速率為4kbit/s，下行數(shù)據(jù)傳輸速率高達1.2Mbit/s。

GOCE衛(wèi)星主要有效載荷包括“靜電重力梯度儀”、“衛(wèi)星 - 衛(wèi)星跟蹤設(shè)備”、“激光反射器”、“標準輻射監(jiān)測儀”、多模雙頻全球定位系統(tǒng) - 格洛納斯系統(tǒng)（GPS - GLONSS）接收機等，以及用于衛(wèi)星姿態(tài)與軌道控制的星敏感器、離子推進系統(tǒng)等，其中“靜電重力梯度儀”和“衛(wèi)星 - 衛(wèi)星跟蹤設(shè)備”是GOCE衛(wèi)星的核心有效載荷。2

靜電重力梯度儀“靜電重力梯度儀”由法國國家航空航天研究局（ONERA）研制，泰雷茲·阿萊尼亞航天公司制造?！办o電重力梯度儀”的作用一是進行重力梯度測量，二是作為無阻力姿態(tài)控制系統(tǒng)的主敏感器。靜電重力梯度儀質(zhì)量150kg，功率75W，采用被動熱控系統(tǒng)。1

衛(wèi)星 - 衛(wèi)星跟蹤設(shè)備“衛(wèi)星 - 衛(wèi)星跟蹤設(shè)備”是適用于低地球軌道環(huán)境的先進GPS接收機，其任務(wù)目標是同時最多跟蹤12顆GPS衛(wèi)星信號，精確地測量重力場。另外，“衛(wèi)星 - 衛(wèi)星跟蹤設(shè)備”還能為衛(wèi)星精密定軌提供數(shù)據(jù)。

“衛(wèi)星 - 衛(wèi)星跟蹤設(shè)備”是基于LAGRANGE型接收機結(jié)構(gòu)的航天器專用組合GPS接收機，具有12個雙頻信道，可接收GPS衛(wèi)星L1和L2頻段的信號。接收機質(zhì)量5.35kg，GPS天線質(zhì)量0.49kg，電纜質(zhì)量0.225kg，功率小于33W。1

其他另外，離子推進系統(tǒng)由歐洲航空航天防務(wù)集團阿斯特里姆德國公司研制，質(zhì)量17.5kg，尺寸300mm×250mm×200mm。激光反射器用于精確軌道確定，總質(zhì)量為2.5kg。1