郑伟 许厚泽 钟敏 员美娟

1)中国科学院测量与地球物理研究所动力大地测量学重点实验室，武汉4300772)日本京都大学防灾研究所，京都611－0011日本3)武汉科技大学应用物理系，武汉430081

国际火星探测计划进展和中国火星卫星重力测量计划研究*

郑伟1，2)许厚泽1)钟敏1)员美娟3)

1)中国科学院测量与地球物理研究所动力大地测量学重点实验室，武汉430077

2)日本京都大学防灾研究所，京都611－0011日本
3)武汉科技大学应用物理系，武汉430081

介绍国际火星探测计划和基于国际火星探测数据建立的火星重力场模型，阐述SGG－Doppler－VLBI跟踪观测模式的测量原理和优点，并建议中国将来首期火星卫星重力测量计划采用SGG－Doppler－VLBI观测模式和静电悬浮重力梯度仪。

火星探测计划;卫星重力梯度;火星重力场模型;卫星跟踪模式;重力梯度仪

AbstractThe implemented international Martian exploration programs including“Mars，Zond and Phobos－1/ 2”in USSR，“Mariner，Viking，Mars Observer，Mars Global Surveyor，Mars Pathfinder，Mars Climate Orbiter，Mars Polar Lander，Mars Odyssey，Spirit，Opportunity，Mars Reconnaissance Orbiter and Phoenix”in USA，“Mars－96”in Russia，“Hope”in Japan and“Mars Express”in Europe，and the future domestic and overseas Martian measurement missions are presented.The Martian gravitational field models produced by Martian observations are introduced amply，which including.1)the U.S.:6×4，6×6，10×10，Mars50c，MGS75B，MGS75D/ E，MGS85F/F2/H2，MGS95I/J，GMM－1，GMM－2B，GGM1025 and GGM1041C.2)the U.K.:6×6.3)France:18×18 and MGGM08A.The measuring principle and advantages in the SGG－Doppler－VLBI tracking mode are described，which will be applied in the future first－stage China’s Martian satellite gravity measurement.It is concluded that the electrostatic suspension gravity gradiometer is preferable in the future first－stage Martian satellite gravity gradiometry mission in China by a comparison of strongpoints and shortcomings from electrostatic suspension，superconducting and quantum gravity gradiometers.

Key words:Martian exploration mission;satellite gravity gradiometry;Martian gravitational field model;satellite tracking mode;gravity gradiometer

1 引言

火星重力场的精密测量是国际火星探测计划的重要组成部分，决定着火星探测器轨道的优化设计和载人登火飞船在火星表面理想着陆点的最优选取。重力探测卫星在重力场作用下绕火星作近圆极轨运动，若精密定轨必须知道精确的火星重力场参数;反之，精确测定卫星轨道摄动，利用摄动跟踪观测数据又可以提高火星重力场参数的精度。因此，确定火星重力场的精细结构不仅是测绘科学、宇航科学、行星科学、天文科学、空间科学、生命科学等的需求，同时也将为全人类开展火星地形地貌和内部结构研究、火星新能源和资源探测、火星表面宇宙环境分析、火星系统起源和演化历史论证等提供重要和丰富的信息资源。……