清华大学成功发射重力和大气科学卫星

2020年8月6日12时01分，清华大学航空航天研究所重力与大气科学卫星在酒泉卫星发射中心成功发射。这是中国第一颗专门用于科学测量重力和大气的卫星，其主要目标是联合探测低轨道的大气密度和重力场。

图 1 重力与大气科学卫星

“外层空间不是一个绝对真空，但仍然是一个极其稀薄的大气层。测量其密度有助于航天器的精确定轨和空间碎片的精确跟踪和预测。”重力和大气科学卫星小组组长王兆奎说。

重力和大气科学卫星肩负着两项重要任务：科学探索和技术验证。卫星可以获得厘米级的精密定轨数据，实现大气密度和重力场的高精度测量，建立我国独立的空间力学环境模型。同时，这次任务也将验证我国几十年来重力卫星技术的理论研究成果。

该卫星采用了一种新颖的纯球体结构，可以保证大气阻力与卫星姿态无关，从而大大提高了大气密度测量的精度。为了保证卫星有足够的电源，该团队设计了一个球形太阳能电池阵列，解决了小曲率球面安装工艺的问题。

为了解决发射飞行中球形卫星锁定和释放的可靠性问题，该团队自主研发了一种电磁点式分离机构，该机构具有微冲击、无污染、地面可重复使用等优点，是飞行器锁定和释放技术领域的重要突破。

图2电磁点分离机构示意图

该卫星电源系统采用基于商用器件的石墨烯电池电源，能够瞬间释放大电流，温度适应性好，循环寿命长，放电深度高，满足电磁分离机构的电源要求。

卫星搭载基于商用设备的机载高动态双频全球导航卫星系统接收器作为任务负载，可支持导航、精确定轨和差分定位。

此外，该卫星还具有在轨智能处理能力，能够实现基于嵌入式图形处理器的在轨智能任务规划和姿态轨道计算。该技术与全景相机的结合为航天科学教育和促进“公众对航天的理解”开辟了一个新的平台。

许多博士生、硕士生和本科生都参与了这颗卫星的开发。在轨道上执行卫星任务将提高我们跟踪和预测空间目标的能力，促进卫星重力测量技术的发展，并加速建立自主高层大气模型。