2020年8月6日12时01分，清华大学航天航空学院的重力与大气科学卫星在酒泉卫星发射中心成功发射。这是我国首个专用于重力与大气科学测量的卫星，其主要目标是进行低轨大气密度和重力场联合探测。
图 1 重力与大气科学卫星
“外层空间并不是绝对真空，仍然残余极其稀薄的大气。对其密度进行测量，有助于航天器的精密定轨和空间碎片的精确跟踪与预报。”重力与大气科学卫星团队负责人王兆魁说。
重力与大气科学卫星肩负着科学探索与技术验证两大重任。卫星可获取厘米级精密定轨数据，实现高精度大气密度与重力场测量，建立我国自主的空间力学环境模型。同时，这次任务也将在轨验证我国重力卫星技术数十年来的理论研究成果。
卫星采用纯球形的新颖构型，可以保证大气阻力与卫星姿态无关，从大大提高大气密度测量的精度。为保证卫星供电充足，团队设计了球面太阳电池阵列，并攻克了小曲率球面贴装工艺的难题。
为了解决发射飞行过程中球形卫星锁紧、释放的可靠性问题，团队自主研发了电磁型点式分离机构，这种分离机构具有微冲击、无污染、可地面重复使用的优点，是飞行器在锁紧释放技术领域的重要突破。
图 2 电磁型点式分离机构示意
卫星的电源系统采用了基于商用器件的石墨烯电池电源，可瞬间释放大电流，温度适应性好，循环寿命长，放电深度高，满足电磁分离机构的供电需求。
卫星携带基于商用器件的星载高动态双频GNSS接收机作为任务载荷，可以支持导航、精密定轨以及差分定位等多项功能。
此外，卫星还具备在轨智能处理能力，可基于嵌入式GPU实现在轨智能任务规划与姿轨计算。这一技术与全景相机的结合，为航天科学教育和提升“公众理解航天”开辟了新的平台。
多名博士生、硕士生和本科生参加了这颗卫星的研制。卫星任务在轨开展，将提升我国空间目标跟踪与预报能力，推动卫星重力测量技术发展，加速自主高层大气模型的建立。
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