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精密重力测量团队

发布时间:2017-11-01          来源:涂良成           浏览次数:

地球重力场是近地空间最基本的物理场之一,反映了地球(固体地球、水和大气)物质分布及其随时间和空间的变化。精密重力测量是对全球和局部区域地球重力场进行高分辨率和高精度的测量。精密重力测量可以用来开展地球物理、资源勘探、重力辅助导航与重力环境变化等研究,其核心高精度重力测量仪器以及相关的关键技术的研究。

引力中心“十五”以来开展了高精度空间加速度计的研究,研制的簧片空间加速度计2006年成功通过了“实践八号”搭载飞行;研制的静电悬浮加速度计2013通过了“实验五行验证,2017年4月通过TZ-1飞行搭载。

引力中心“十一五以来开展航空重力梯度测量关键技术研究和样机研制,采用基于旋转加速度计的重力梯度测量和基于低温超导的重力梯度测量两种方法,开展基于动机座的梯度测量系统研制,两种方案均已完成基本平台建设,采用基于深硅刻蚀技术研制高性能加速度计的洁净室和主要工艺与检测设备于2012年到位并开始使用,部分关键技术已经取得突破。

引力中心同时开展了重力梯度仪和重力辅助导航的方案设计和预先研究;与国内有关专家合作开展了空间引力实验的建议和可行性方案论证研究。

 

 一、主要研究内容简介

1)卫星重力测量研究

开展卫星重力测量方案论证和关键载荷的研究。参与卫星重力测量方案论证,包括卫星重力梯度测量、激光测距低低跟踪、月球引力场测量研究、重力场反演研究等;参与我国空间引力实验计划的论证,开展空间引力实验检验计划的关键技术的预先研究。正在和拟开展研究的关键技术有静电悬浮加速度计、静电梯度仪、无拖曳控制技术、空间激光测距研究(精密光学研究组)等。

2)高精度加速度计与航空重力梯度仪研究

开展高精度、大量程加速度计研制及其应用研究,开展多种重力梯度仪关键技术攻关、样机研制、系统测试、及其未来应用研究。正在开展的加速度计有摆式/扰性加速度计、MEMS加速度计、静电和超导空间加速度计等;正在开展的重力仪/重力梯度仪有旋转加速度计式梯度仪、MEMS重力梯度仪、高精度MEMS重力仪、超导重力仪、超导重力梯度仪、空间静电梯度仪、冷原子绝对重力仪以及冷原子梯度仪(冷原子研究组)。  

 

二、研究平台

       在教育部“985工程”、“211工程”以及国家科技部、基金委、以及国防相关部门的长期大力支持下,“十五”以来,先后购买了高精度超声波数控、机械数控、研磨、线切割等加工设备和温度湿度、真空、振动等环境模拟试验台,购置了一批国际顶尖水准的精密测量仪器并保持长年运行,引力中心已基本建成了空间加速度计的研究平台,并建立了专门的基于扭摆悬挂的高精度加速度计性能测试的研究平台,并形成了一套规范的弱力标定方法,平台管理也日趋完善。引力中心于2009年获批成立重力导航教育部国防科技重点实验室。

“十一五”末以来,实验室先后建立了基于旋转加速度计的重力梯度仪和基于低温超导的重力梯度仪研制两大科研平台,购置了一大批用于开展技术攻关的基础设备,建设了功能完备的测试平台。此外,实验室新建了一条用于进行深硅刻蚀的工艺和测试线,专门用于基于单晶硅的高精度、大量程的惯性器件研制(平台介绍见“科研平台”中的“引力中心MEMS洁净室简介”)。

 

三、发展目标

   以我国卫星重力测量、重力资源勘探、重力环境变化以及重力辅助导航等重大科学问题和应用需求为牵引,开展卫星重力测量、精密重力测量仪器研制、重力导航、对地探测等技术及其工程化研究。以空间加速度计研究为基础,逐步开展高精度大量程加速度计、重力梯度仪、无拖曳控制等技术研究,逐步建立和完善精密重力测量国家重大科技基础设施的建设,凝聚国内外优秀人才开展精密重力测量仪器和技术研究,推动我国精密重力测量及其应用的长足发展。

 

                                                  (二零一七年十月更新)

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