作者:黄辛 来源:科学时报 发布时间:2009-12-28 9:34:37
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北斗卫星激光反射器被国际组织确认为最佳

 
在“导航卫星的激光测距”国际会议上公布的由奥地利Graz激光测距站G.kirchner总结的从国际几个主要导航系统的卫星激光反射器返回信号强度的比较试验的结果。横坐标是卫星的高度角,纵坐标是激光站每秒收到的回波数,表示卫星返回信号的强度。可见北斗M1试验星的回波强度明显高于其他导航卫星。其中Glonass的反射器数量多、面积和重量均超过北斗M1约1倍。
 
我国卫星激光反射器研究获得突破,中国科学院上海天文台研究员杨福民主持研制的卫星激光反射器,经过北斗二代M1卫星两年多的运行使用,证明其已达到了国际领先水平,受到国际同行的高度称赞,并被国际激光测距组织确认为目前最佳设计。
 
卫星激光反射器是一种光学设备,可以将地面激光站发射到卫星的激光脉冲反方向反射回地面站,从而实现对卫星距离的精确测量,测量精度比无线电技术高两个量级以上。为了提高导航卫星的轨道测量精度,国际已建和在建的几个导航系统中俄罗斯的Glonass系统、欧洲的伽利略系统以及中国的北斗导航系统的全部卫星都将安装激光反射器。美国GPS系统的35号和36号卫星已安装激光反射器。
 
由于这些导航卫星的距离远,激光回波信号较弱,不易测量。国际激光测距组织(ILRS)为了改进导航卫星激光反射器的设计,以提高测量效果,2008年12月起组织了国际联合观测,对在轨的导航卫星的激光反射器返回激光信号的强度进行比较。这些卫星包括GPS-35,GPS-36,Glonass-99,伽利略两颗试验星GLOVE-A和GLOVE-B,北斗二代试验星M1。他们的轨道高度略有不同,比较返回信号强度时,已归算到同一距离处进行。今年9月,在希腊召开的“导航卫星的激光测距”国际会议上,国际激光测距组织中央局局长的报告中公布了比较结果:中国北斗二代试验星M1的激光反射器返回的信号显著强于其他卫星。
 
我国北斗二代M1卫星于2007年4月发射,激光反射器是中国科学院上海天文台研制的,其设计、加工和安装有独到之处;并采用了国产材料和技术,制作激光反射器的石英玻璃由上海棱光实业有限公司生产,上述比较结果证明国产石英玻璃质量达到国际先进水平。由于M1激光反射器具有重量轻(仅2.5千克,俄罗斯的Glonass99为4.5千克以上)、面积较小、回波信号较强和测量精度高(M1的单次测量精度为2cm,Glonass为3cm)等特点,已被国际激光测距组织确认为目前最佳设计,已引起美国宇航局、欧洲航天局、俄罗斯航天局的关注。
 
据悉,上海天文台从1999年开始研制卫星激光反射器。第一个是为神舟4号轨道舱研制的,至今已形成两类产品:一类适用于轨道高度300~1500公里的低轨卫星,如神舟飞船等;另一类适用于中高轨卫星,轨道高度2万~3.6万公里,如北斗导航卫星;研制成功的最轻的激光反射器仅有400克,2008年发射后,经我国卫星激光测距网的测量表明效果很好。这类产品特别适用于各类科学卫星,2003年曾出口韩国,由于物美价廉受到好评。此外,上海天文台曾为其他需求的卫星研制激光反射器,并对天上不同天区卫星的有效反射面积进行精确分析计算,满足用户需求。(黄辛)
 
《科学时报》 (2009-12-28 A1 要闻)
 
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