重力回溯及氣候實驗衛星

重力回溯及氣候實驗衛星（Gravity Recovery and Climate Experiment，縮寫：GRACE，也稱為重力反演和氣候實驗或重力量測及氣候監控衛星）是一項由NASA與德國航太中心（DLR）合作的任務，該任務使用的是一對雙衛星，從2002年於俄羅斯的普列謝茨克航天發射場透過呼嘯運載火箭搭載（和風-KM（英语：Briz-KM） 火箭推進器）發射以來持續運作至2018年。負責探測的兩具衛星相距約 220 公里^[14] ，主要目標是對地球重力場進行探測，進而研究地球的水資源、地質及氣候。

重力回溯及氣候實驗衛星
GRACE

名称	GRACE-1 & GRACE-2[1][2] Tom & Jerry[1][2] ESSP-2A & ESSP-2B[3]
任务类型	地球科學觀測衛星
运营方	NASA · DLR
国际卫星标识符	GRACE-1：2002-012A GRACE-2：2002-012B
衛星目錄序號	GRACE-1：27391 GRACE-2：27392
网站	www.csr.utexas.edu/grace
任務時長	原定5年 實際共運作15年7个月又10天
航天器属性
平台	Flexbus[3]
制造方	Astrium
發射質量	487 公斤 x 兩枚[4]
尺寸	長 312.3 cm, 高 72 cm 底部寬 194.2 cm 頂部寬 69.3 cm[5][4]
任務開始
發射日期	2002年3月17日 9時21分 UTC[6]
运载火箭	呼嘯運載火箭[3]
發射場	普列謝茨克航天發射場 133號火箭發射複合體[3]
承包方	Eurockot（英语：Eurockot Launch Services）
任务结束
丟棄形式	再入大氣層
公告日期	2017年10月27日[7]
离轨日期	GRACE-1：      2018年3月10日      6時09分 UTC[8]      45.9°S 20.4°E / -45.9; 20.4 GRACE-2：      2017年12月24日      0時16分 UTC[9]      63.9°N 160.9°W / 63.9; -160.9
軌道參數
参照系	地心軌道
軌域	太陽同步軌道
半長軸	6741 公里（2016年5月）[10][11]
離心率	0.0006346（GRACE-1[12]） 0.0002005（GRACE-2[13]）
近地點	152 公里（GRACE-1[12]） 131 公里（GRACE-2[13]）
遠地點	161 公里（GRACE-1[12]） 134 公里（GRACE-2[13]）
傾角	88.9490°（GRACE-1[12]） 88.9684°（GRACE-2[13]）
週期	91.8 分鐘（2016年5月）[10][11]
曆元	2018-03-09 21:59:42 UTC（GRACE-1[12]） 2017-12-23 22:29:47 UTC（GRACE-2[13]）

任務歷史

GRACE 計畫最初於 1996 年由美國德州大學奧斯汀分校太空研究中心（Center for Space Research，或簡稱 UTCSR）、德国地球科学研究中心（GFZ）與NASA的噴射推進實驗室共同提出，隔年被選為 NASA 「Earth System Science Pathfinder」（ESSP）專案的第二飛行計畫^[15]。

任務總成本約 1.27 億美元，由 NASA 和 DLR 共同負擔，NASA 負擔其中的九千七百萬，而 DLR 則負擔剩下的三千萬。另外衛星發射費用約八百萬美元^[16]。

科學研究

相較於早期對地球重力場的觀測（如2000年開始的微型衛星酬載挑戰計畫 CHAMP），從 GRACE 衛星得到的數據所測繪出的重力場地圖精確度比以往高出 100 至 1000 倍，每 30 天能測繪出一次全球重力場分布地圖^[16]，地圖通常會製作成外型不規則的3D電腦圖形，以便凸顯地球質量和重力的細微變化。此外這些數據也有助於科學家在海洋學、水文學、冰川學、地質學及全球氣候方面的研究。

後續任務

從發射後至今，GRACE 衛星的軌道有愈來愈低，呈現衰減的趨勢^[17]，因此NASA決定發展其接續計畫「GRACE Follow-On」（或簡稱 GRACE-FO），該任務同樣使用雙衛星觀測，並於 2018 年 5 月 19 日於范登堡空軍基地由獵鷹9號運載火箭搭載發射，接手探測任務。