航空重力组

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航空重力组简介

基于飞机、船舶、潜艇等移动载体的重力梯度测量能对区域重力场进行高分辨率和高精度测量,相较于传统勘探手段成本低、效率高,可对人员无法进入或长期作业的区域进行勘探;应用于国防领域,可以满足战略核潜艇水下长期自主隐蔽航行的需求以及导弹、卫星运行等的精确定位要求;应用于地球科学研究,可以帮助认识地球局部构造、物质分布与演化以及地震灾害机理等前沿科学问题。旋转加速度计重力梯度仪是目前唯一成功用于机载与船载动机座之上,并投入商业运行的重力梯度仪。由于高精度重力梯度仪对国防安全及经济建设都具有重要的意义,国外对其关键技术严格保密。为了更好地实现我国深部地球资源探测计划,满足国防建设、能源博弈战略需求,我国急需自主开展航空重力梯度仪研制。

在国家有关部委的资助下,引力中心从2009年开始开展基于硅基MEMS加速度计的旋转重力梯度测量系统关键技术攻关、样机集成与测试等研究。经过近十年的成长和发展,已经在高精度硅基MEMS加速度计、多个加速度计标度因子一致性匹配、旋转加速度计重力梯度仪系统集成等关键技术上取得突破性进展。目前研究小组已研制出旋转加速度计重力梯度仪原理样机,并开展部分性能参数测试。此外,该研究小组还承担精密重力测量国家重大科技基础设施中海空重力梯度测量物理仿真体系建设内容。近年来,研究小组还基于现有的MEMS工艺平台自主发展的硅基深刻蚀成套工艺,研制各种精度等级的MEMS加速度计、MEMS重力仪、行星级MEMS微震仪、以及MEMS重力梯度仪,并自主开展基于微流控技术的微管道加工、微流体管理与控制、以及电推进系统研究,研发连续可变微牛顿量级推进系统。

目前引力中心航空重力测量小组已经初步形成一支包含10名固定人员、6名在站博士后、38名在读研究生,研究方向涵盖物理、机械、微电子学、材料、地球物理、控制、仪器仪表的阶梯化研究队伍。新鲜血液的不断注入将推动梯度仪的研制进入快车道,可望在近期开展野外动态性能测试,尽快满足国家国防安全、能源博弈重大需求。同时由于附加值高、需求广阔,梯度仪研发中的技术积累还将带动形成新的高新技术产业。