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1、2014年10月宇航计测技术Oct.,2014第34卷第5期JournalofAstronauticMetrologyandMeasurementVol.34,No.5試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試試文章编号:1000-7202(2014)05-0001-04中图分类号:TB9,V44文献标识码:A空间计量技术研究现状及展望徐思伟苏新光张书锋刘碧野刘民张少楠(北京东方计量测试研究所,北京100086)摘要空间计量是保障地外空间的测量单位
2、统一、测量量值准确可靠的技术和管理活动。本文对空间计量概念进行了全面描述,介绍了国内外在空间计量技术领域的发展现状及取得的部分成果,并提出了空间计量领域的发展趋势。关键词空间计量在轨标定遥感定标器ResearchonStatusandProspectofSpaceMetrologyTechnologyXUSi鄄weiSUXin鄄guangZHANGShu鄄fengLIUBi鄄yeLIUMinZHANGShao鄄nan(BeijingOrientalInstituteofMeasurement&Te
3、st,Beijing100086)AbstractSpacemetrologyisatechnologyandmanagementactiontoassureunifiedsystemofunitandanaccurateandreliablemeasuredvalueinspaceworkwhichoutofearth.Theconceptofspaceme鄄trologyisroundlydescribedhere.Theresearchstatusandsomeachievementsofs
4、pacemetrologyarein鄄troduced.Thedevelopmenttrendsofspacemetrologyarepresented.KeywordsSpacemetrologyOn鄄orbitcalibrationRemotesensecalibrator1引言随环境变化而变化,还可能出现偶然异常或故障情况,它们的测量数据无法在轨验证。二十一世纪是航天的世纪,人类正在不断地向在地球上,人类创建的计量体系保障了测量单更深层的外空间发展,从卫星、飞船、空间站到月球位的统一,无论是
5、复现单位量值的基准、计量标准器基地、火星基地、小行星基地,发展的轨迹可以预见。具,还是量值传递技术和管理,因为这些计量的基本空间计量技术隶属于空间技术范畴,它的任务要素在全球范围内统一、一致,使人类的科学技术有是保障地外空间活动的测量单位统一、测量量值准了统一的语言。同样,相对独立的地球外所有空间确可靠。在长期运行的轨道航天器和未来的月球、测量活动也需要采用统一的物理定义和单位,单位火星、小行星基地上,存在着各种各样的传感器、测量值与地球上的一致,这样相互传递的数据才能表量控制装置以及科学探测仪器
6、。目前,保障它们测达正确的物理量。长期在轨和基地的空间计量活动量准确的技术手段几乎都是开环方式:即在发射之必然依赖稳定的、可靠的、闭环的参考基准来保证测前,在地面相关环境中进行计量校准(或称为标量数据单位统一,这正是空间计量校准技术的重要定),发射到地外空间之后,就不再周期计量校准或意义。标定。然而,测量装置和仪器必然随时间发生变化,·2·宇航计测技术2014年2国外发展现状rm,长15m,6个自由度),如图2(b)所示,可以由宇航员通过操纵杆进行操作,协助航天员完成空间任2.1空间计量技术在太阳
7、观测中的应用务。空间计量技术在空间机械臂中的快速发展,最空间计量技术已在对太阳的科学研究领域实现主要的推动力是空间机械臂越来越需要完成一些定应用。美国航天局2010年发射了用于观测太阳的位精度高、稳定性高的精确动作,如精确定位、空间“太阳动力学天文台”卫星,该卫星携带的极紫外线曲线运动等。而仅依靠机械臂的定位精度难以满足变化实验仪可精确拍摄太阳的极紫外线辐射,了解动作要求,这就需要一套更为准确的测量标定系统太阳极紫外线辐射强度变化和太阳磁场变化之间的来实现这一功能。目前采用的做法通常是在机械臂关系
8、。为精确校准太阳极紫外线辐射的长期变化,本体或航天器舱体外建立位置已知的坐标标记点,大约每年要进行1次校准飞行,此前已进行了3次。将这些标记点作为机械臂空间运动的参考点,并在这种校准飞行被称为“在线飞行”(under-flight),校航天器舱体外安装数台小型监视相机组成监视系准仪器是一个与“太阳动力学天文台”上的仪器相统,实时掌握机械臂运动的情况。近似的仪器,比较两者同时观测太阳的数据,可以计算被校准仪器的变化。最近的一次校准飞行是2013年10月21日,美国航天局发射了一枚“黑
