构建空间探测计量保障体系——“数据质量”推动航天强国建设

李得天，张虎忠

（兰州空间技术物理研究所 真空技术与物理国防科技重点实验室，兰州 730000）

宇宙空间资源已成为世界航天大国暗自蓄力的全新战略阵地。中国航天已从快速“进入太空”发展到全面“认识太空”的全新阶段，构建空间探测计量保障体系，建立空间基准、参考标准、比对标准、标准物质、标准源和空间载荷的完整量传溯源阵列，提升载荷品质，提高数据质量，拓展空间资源认知能力，以“数据质量”强航天，提升我国空间资源利用的国际主导力和话语权成为新的历史使命。

中国航天正在从近地轨道走向更远的深空，即将开展一系列的空间科学探测活动，包括空间天文、日球层物理、月球探测、行星科学和空间地球科学等。空间气体分子、挥发分、等离子体、光谱、尘埃、星际有机物、微波辐射、温度、重力场、电磁场等探测对象如何测量？探测数据的“质量”如何量化？成为空间探测过程中的重要命题。离开地球环境和地球时空坐标系，空间计量活动将回答这一问题，确保空间探测“精确、稳定、可靠”。

空间探测载荷的测量特性直接代表了仪器的先进性和任务可达性。基于空间计量保障体系，可使测试计量活动贯穿于探测载荷的整个生命周期，甚至于更长期的数据分析及应用。空间探测载荷全周期测试计量活动典型过程为，分析现有载荷的计量需求与测量特性，在要求的置信度范围内，客观评价空间探测载荷测量数据的精度、不确定度、稳定性等指标，并将计量指标赋予空间载荷，指导载荷系统和单机迭代优化设计，如图1所示。

图1 空间探测载荷全周期测试计量活动

空间计量保障体系是确保空间计量活动可靠实施的基本框架，全面涵盖专业技术、计量理论、标准规范、溯源体系等要素，其技术内涵可从以下几个方面进行研究：（1）建立以基准卫星、参考标准卫星、天基标准样品（源）和探测卫星为核心要素的量传溯源链，建成空间在轨原位溯源体系；（2）建立科学探测载荷、空间参考标准、地面基准之间的溯源关系，研究时空效应和空间环境等效模拟技术，贯通地基溯源能力与空间标准量传链；（3）分析载荷设计、数据修正、参数标定等应用情况，建立理论计算与空间测量之间的误差评定办法；（4）研究地面标准比对、空间标准量传链比对、天地等效修正等方法和标准，进一步构建统一的国际标准比对体系。最终，形成可确保空间探测活动可靠准确、地外空间物理单位统一的完整空间量传溯源阵列。

构建空间计量保障体系，从计量科学的角度，将拓展计量专业发展方向，夯实计量技术基础，完善计量科学体系；从空间探测工程的角度，将全面提升空间领域计量保障能力和装备质量，补齐空间探测专业领域计量测试能力短板，增强空间探测效能和经济性。从人才队伍建设的角度，将推动空间计量人才培养，为航天强国建设提升核心竞争力。