【技术创新】GRACE后继卫星的第1束激光

2018年7月4日

GRACE后继卫星（GRACE-FO）是美国国家航空航天局（NASA）和位于波茨坦的德国地球科学研究中心的合作项目。美国喷气推进实验室（JPL）为NASA科学任务理事会（NSMD）进行任务管理。激光测距干涉仪的其他贡献单位还包括位于德国Immenstaad的SpaceTech公司；位于Backnang的德国Tesat-Spacecom公司；位于美国科罗拉多州Boulder的Ball Aerospace公司；位于法国Saint-Germain-en-Laye的iXblue公司；位于Adlershof的德国航空航天中心（DLR）的机器人和机电研究所和位于不来梅（Bremen）的空间系统研究所；位于上科亨（Oberkochen）的Hensoldt Optronics光电公司；位于纽比堡/慕尼黑（Neubiberg/Munich）的Apcon航空航天和国防机构；美国钻石公司和瑞士洛桑钻石公司；位于弗里德里希沙夫（Friedrichshafe）的空客（Airbus）公司以及澳大利亚国立大学（The Australian National University）。

　　激光测距干涉仪（LRI）已经在最近发射的美国/德国重力恢复和气候实验后续卫星（GRACE-FO）双星上成功启动。作为一项技术演示，LRI首次与GRACE-FO的主要微波测距仪进行平行测量，在对这2种仪器数据进行初步比较后表明，它们的结果与预期一致。

　　管理NASA贡献的这一仪器的位于美国加州帕萨迪纳市的美国国家航空航天局（NASA）喷气推进实验室（JPL）仪器经理Kirk McKenzie指出，LRI是空间精确距离测量的一大突破。这是第1个航天器间的激光干涉仪，是NASA和德国资助的大约10年期研究和开发所积累的成果。

　　2018年5月22日发射的GRACE-FO任务继续执行原GRACE卫星现象监测任务，通过跟踪作用在GRACE-FO卫星上的重力拉力的变化，监测冰盖融化和地下水水位变化等现象。微波测距干涉仪通过测量2个航天器之间的距离，对这些重力变化进行记录。

　　通过精确测量这2个航天器绕地球轨道运行时的细微变化，科学家们能够计算出地球重力场的逐月变化。LRI是未来GRACE-FO类似任务的一种能力支持技术，有潜力显著提高这些任务的准确性。该仪器由JPL和位于德国汉诺威的马普学会引力物理研究所（爱因斯坦研究所）共同管理。

　　见到光

　　LRI“第1次激光”操作进行了2天多。2018年6月13日，这2颗GRACE-FO卫星开始以螺旋形方式扫描彼此的激光器，寻找对方。

　　空间干涉研究小组，爱因斯坦研究所和LRI德国贡献方经理Gerhard Heinzel对该项技术挑战进行阐释，在2颗卫星相距超过200公里（137英里）以每小时27000公里（每小时16000英里）围绕地球飞行的情况下，每颗卫星上的硬币大小的微型黑洞通过激光必须精确地指向另1颗卫星的孔，技术难度之高，令人难以置信。

　　在第2天下传的数据中，在螺旋扫描过程中，每个航天器很明显看到了几道闪光，这表明LRI仪器按照预期都收到了另1个航天器发射的光线。对建立连续激光链路所需设置进行了计算，计算结果上传至卫星。LRI在当天晚些时候下传了首次卫星间距离数据。

　　JPL LRI运行任务负责人Christopher Woodruff表示，激光连接计划完全按照设计方案进行运行。事实上，激光在第1次尝试接触时就得以锁定。

　　在接下来的几周和几个月里，GRACE-FO研究小组将对这种新型仪器的操作进行微调，并完成传输数据的解译工作。

　　原文题目：First laser light for GRACE Follow-On

　　资料来源：https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7182

　　（王化编译，殷永元审核）