下一代重力卫星任务研究概述与未来展望

近20年来,利用重力卫星研究地球系统的质量分布得到了广泛的发展,使人类对发生在大气、水圈、海洋、极地冰盖等地球圈层的动态过程有了更为深刻的理解.现阶段重力卫星主要包括挑战性小卫星有效载荷计划、地球重力场恢复及气候探测计划(gravity recovery and climate experiment,GRACE),地球重力场稳态海洋环流探测计划和GRACE后续任务,回顾其发展历程,简要说明其在地球重力场解算的研究进展及存在的问题.为了改善现阶段重力卫星的缺点,国际上各研究机构为下一代重力卫星任务(next generation gravity mission,NGGM)提出众多远景规划和模拟分析,梳理了国际上提出的12种下一代重力卫星任务的任务概念、预期精度及任务状态.为了更加清晰介绍NGGM和整体把握其进展,根据星座构型和卫星栽荷技术将其划分为4类,即Sharifi型重力卫星星座、Bender型重力卫星星座、星链型重力卫星星座和量子型重力卫星星座,并综合分析其性能,尝试性地给出相应的参考性实施建议.