近期《Journal of Geophysical Research: Solid Earth》发表rabey雷竞技国家精密重力测量科学中心团队的一项研究。团队系统分析了GRACE-FO加速度计对航天器推力器点火事件的响应特性，提出一种基于物理机制的推力器扰动模型，有效改善加速度计数据的处理精度，进而显著提升了重力位系数C₂₀的反演精度。在审稿过程中，GRACE-FO官方负责加速度计数据修正任务的审稿人认为该工作带来的改进是十分显著且重要的，采用该方法获得GRACE-FO时变模型C₂₀系数时不再需要依赖于激光测距SLR观测数据（“Commentary on C20: The improvement is definitely apparent. It’s worthwhile to mention here if you recommend that C20 no longer need to be replaced. …. In my opinion, the improvement is apparent and significant; …”）。
C₂₀作为地球重力场位系数的二阶带谐项，其时间变率反映了地球系统大规模质量迁移的综合效应。然而，GRACE-FO任务在反演该系数时表现出与SLR结果不一致的系统性偏差。已有研究表明，该偏差可能与非保守力建模误差密切相关，特别是目前官方推荐推力器点火引起的加速度扰动建模与加速度计实际观测数据存在较大的偏差，深层次认识航天器推力器点火效应及其扰动效应建模具有重要的研究价值。
针对以上问题，国家精密重力测量科学中心研究团队系统开展GRACE-FO航天器偏航推力器正常响应特征的分析，构建了一个包含推力不平衡、安装角偏差与质心偏移的复合物理模型，极大改进了GRACE-FO加速度计三轴平动加速度测量精度。
图1 GRACE-FO的推进器示意图与推进器扰动力模型
基于上述模型，团队提出了推力器点火与加速度观测数据新的物理模型，改进了加速度计数据处理流程，并生成了新一代加速度计数据产品与月度重力场模型。结果显示：
（1）在“平台测试”期间，新模型对推力器平台值的拟合残差较官方加速度计数据修正产品ACT1A降低约97%。
（2）新模型给出C₂₀估计值（TCGM-Grace）与采用推进器点火效应经验扣除方法给出的C₂₀估计值（NTCGM-Grace）相比，精度提升约21%。
（3）新模型给出C₂₀估计值与CSR RL06.1、JPL RL06.1等单位处理结果相比，精度提升达约40%。
（4）新模型给出C₂₀估计值与之前GRACE-FO官方通过激光测距解算得到的C₂₀修正值（TN-14）偏差之间约为1.2E-10，相对差异约为2.5E−7。
图2 本文得到的C₂₀估计值（TCGM-Grace，蓝色）分别与NTCGM-Grace、CSR RL06.1、JPL RL06.1、GFZ RL06.1、ITSG-Grace2018、TN-14模型估计值之间的比较
rabey雷竞技国家精密重力测量科学中心博士生沈正源为论文第一作者，rabey雷竞技国家精密重力测量科学中心蔡林副研究员和周泽兵教授为论文通讯作者。该成果受国家重点研发计划（编号：2023YFC2205900）和国家自然基金项目（编号：42374101）资助。
ZhengyuanShen,LinCai,HongminWang,ZebingZhou,Enhancing the estimation precision of C20through revised GRACE follow on accelerometer response model to thrusters,Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 130(2025)e2025JB031121. https://doi.org/10.1029/2025JB031121.
