中国卫星激光测距网(China Satellite Laser Ranging Network,简称中国SLR网)成立于1989年,负责协调单位为中国科学院上海天文台。由当初的上海站、武汉站、北京房山站,发展到目前包括中科院系统的上海站(口径60cm)、长春站(口径60cm)、武汉站(口径1m)、昆明(口径50cm)、国家天文台阿根廷站(口径60cm),原国家测绘局北京房山站(口径60cm), 国家地震局流动站(口径100cm)、原西安测绘研究所的西安站(口径35cm,目前已停止运行),共8个台站。
中国SLR网对我国各类卫星进行激光联测和精密测定轨工作
2002年中国SLR网开展了神舟四号飞船国内联测,为首次开展SLR/GPS精密测定轨实验提供了高精度激光观测数据,开创了我国卫星高精度精密测定轨工作,并荣获2004年度军队科技进步二等奖。
2008年首次组织北斗二代导航系统首个试验卫星国内、国际激光联测,实现了厘米级精度轨道测量,实现精密激光测距技术在北斗卫星导航系统应用。2012年4月起,组织北斗导航卫星GEO-1、IGSO-3/-5和MEO-3四颗卫星的SLR国际联测,为北斗二代卫星导航专项任务提供了大批量广域台站观测数据,为北斗二号卫星工程提供了高精度外部检核数据,在系统核心性能指标高精度评估中发挥了重要作用,荣获2013年度军队科技进步二等奖。
2017年组织开展了天宫一号、天宫二号目标飞行器激光联测,在对300公里轨道高度目标飞行器激光观测与精密定轨中发挥了关键作用,荣获2020年度军队科技进步二等奖。其中,在天宫一号陨落之际组织实施了激光观测,克服目标光学不可见、运行速度快等难题,成功实现其再入大气层前的厘米级精度激光测距。
2018年组织实施了国内资源卫星激光联测;2021年组织实施了国内海洋卫星激光联测;2022年开展我国重力卫星激光联测,为卫星精密定轨和轨道检核提供厘米级精度激光观测数据。
中国SLR网至今已参加了多达百颗卫星的国际合作,在国际卫星激光测距服务组织(International Laser Ranging Service,简称ILRS)中占有重要地位,也利用ILRS为中国卫星激光联测服务提供了重要基础。
目前我国天文观测、大地测绘等领域研究中所采用的地球定向参数EOP测定预报与大地参考架维持系统主要依赖于国外机构,EOP产品精度和稳定性主要取决于国外观测设备、数据处理系统。随着我国空间天文技术发展,有必要建立中国自主化EOP测定预报系统,服务于我国天文观测、大地测绘、国防建设等。
SLR系统通过对人造卫星进行激光测距,实现卫星轨道与地心固连,确定地球参考架的原点和尺度因子,精化EOP激发机制的分析和提高EOP的预测精度。与VLBI、GNSS系统共同构成维持大地参考架系所需的大地参考架。
通过完善和提高国内SLR网台站精度和布局,在大地参考系维持,EOP参数生成和预报自主化的实现,及构建我国时空统一信息系统等方面将起到重要推动作用。
中国地壳运动监测网基准网(陆态网)是为了减轻地震灾害损失,整合国家已有资源而建设的国家级科学研究重大基础设施。陆态网旨在以服务地震预测预报为主,兼顾国家大地测量和国防建设的需要,同时服务于气象预报、电离层监测、海平面监测和GNSS导航等领域。陆态网以GPS观测为主,辅之于VLBI、SLR、DORIS、InSAR等空间技术,结合精密重力和精密水准测量,提供高精度、高密度台站运动信息,构成高精度、高时空分辨率、综合多用、开放共享的地壳运动监测系统。
通过采用多种测量技术并址测量,将有利于分析研究不同技术仪器设备时延和传输时延的规律,综合结算多种技术并置联测数据,可获得并址站唯一速度值,同时实现大尺度地壳运动和构造变形的监测。2003年,国际测地联合会(International Association of Geodesy, IAG)发起了全球测地观测系统(Global Geodetic Observing System, GGOS)计划,旨在开展全球范围内VLBI、GNSS、SLR、DORIS等多种测量技术并址联测,充分发挥各技术优势,研究多种观测数据的整合技术,维持和发展国际地球参考架系统。
为适应未来多技术并址联测技术发展,发展小型自动化SLR系统,开展标准化系统建设,构建由小型SLR系统所组成的SLR网,实现多站点加密观测,增强SLR网观测应用性能,进一步提升SLR观测网在陆态网基准网中重要作用。
SLR技术已成为当前卫星精密轨道确定中必不可少的观测技术,在我国已发射的卫星精密测轨中得到充分应用,其高精度测轨优势已得到国内卫星测定轨领域的共识。SLR测轨技术作为卫星精密定轨中一种高精度测量手段,在某些特殊情况下也可能成为唯一的测轨手段。例如欧洲的ERS1卫星和美国的GFO卫星,由于星上无线电测轨设备的失效,仅依靠SLR测轨技术开展了卫星精密测轨等科研任务,由此体现了SLR技术的重要性。
随着我国航天技术发展,今后还将发射更多基于激光卫星的航天任务,比如北斗导航卫星、天宫系列飞行器等,有些卫星已列入国内和国际激光联测计划,这就需要中国SLR网测定轨能力的支持。通过整合中国SLR网优势力量,统一规划SLR台站建设,加强与国际合作,使台站分布合理,形成布局完备的SLR观测网,实现我国卫星高精度自主测定轨能力的突破。
空间碎片已成为影响各国航天技术发展的重要因素,实现对空间碎片目标高精度监测、精密编目和预警,对增强空间飞行器规避碰撞能力具有重要作用。各国均在发展多种监测技术,开展对空间碎片目标的高精度监测和预警。空间碎片目标精准轨道模型及预警技术研究的开展,需多台站观测网高精度观测数据的支持。SLR技术高精度测量特性,在对空间碎片目标监测中将发挥不可替代的作用,支撑精准大气质量密度模型研究,确定目标精确导弹参数,及碎片目标动力学模型建立等,提高碎片目标的编目精度,利于碎片目标高精度监测预警。
中国SLR网已实现了空间碎片高精度激光观测,取得了较好观测成果。在此基础上,通过合理布局新台站建设,提高中国SLR网对空间碎片目标的测量能力,构建我国空间碎片高精度激光监测网,提升我国空间碎片及重点目标的跟踪与测量精度,实现我国空间目标监测技术在对目标精确编目、预警能力等方面的跨越式发展。
目前中国SLR网已实现激光测月,使激光测距作用距离从地球同步轨道(三万八千公里)延伸到月球空间(三十八万公里)。然而激光测月技术在我国还处于初步阶段。中国SLR网将依托现有设备及新建设备等继续推进该技术发展,使激光测月技术在我国月球探测、行星际探测应用中发挥不可或缺的高精度测量作用。