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2010年  第30卷  第1期

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论文
太阳10.7 cm射电流量中期预报模型研究(I)
刘四清, 钟秋珍, 温靖, 窦贤康
2010, 30(1): 1-8. doi: 10.11728/cjss2010.01.001
摘要:
采用时间序列模型中的自回归方法开展了F10.7中期预报研究. 预报试验和误差分析结果表明, 在太阳活动水平较低、F10.7 的27天周期性明显时自回归预报方法的预报精度高, 具有较为理想的预报效果, 但在日面有大活动区产生和消亡时预报效果不理想. 这说明时间序列模型中的自回归方法能够较好地反映太阳F10.7的27天周期性特征, 对F10.7中期预报模型的建立有一定适用性.通过对2005年9月21日至2007年6月7日期间预报结果的比较可以看出, 自回归分析方法预报的精度与美国空军预报的相当.
近地尾向流和磁场偶极化——TC-1卫星观测结果
姚丽, 张灵倩, 刘振兴
2010, 30(1): 9-16. doi: 10.11728/cjss2010.01.009
摘要:
2004年10月12日, 在01:30---04:30 UT期间, 位于向阳侧磁层顶附近的Geotail卫星探测到行星际磁场为持续南向. 此太阳风条件驱动了一个小磁暴, Sym-H指数在04:12 UT达到最小值-33nT. 在磁暴主相期间, AE指数维持在较高的水平, 其最大值达400nT. 02:00---03:00 UT期间, TC-1卫星在近地磁尾(-10.6, 3.2, -0.1)Re处观测到明显的亚暴膨胀相特征和磁场偶极化过程. 在偶极化前1min, 有较强的(vx<-100 km/s)持续时间超过3min的尾向流发生. 分析发现该尾向流具有低温、高密度和沿磁场流动的特点, 这说明尾向流具有来源于电离层风的特征. 尾向流期间, TC-1观测的磁场分量Bx和总的磁场强度增加, 磁倾角减小, 磁场结构变成非偶极型, 说明尾向流对磁场结构有一定的影响, 文中尝试给出了相应的物理解释. 观测表明, 该事例中的近地磁尾尾向流可能对磁场偶极化过程的发生有重要意义.
亚暴起始地磁指数判断的统计研究
丁维贞, 曹晋滨, 杜爱民
2010, 30(1): 17-22. doi: 10.11728/cjss2010.01.017
摘要:
利用2004年地磁西向电急流 AL指数, 亚暴电急流AE指数和场向电流AF指数来确定亚暴起始, 并与2004年亚暴极光起始进行对比. 研究发现, 如果以极光亚暴起始为时间零点, 亚暴的西向电急流AL起始和电急流AE起始主要分布于-5~+6 min的时间范围内, 但在-9~+9 min的时间范围内也有个别事例. 场向电流 AF 起始分布较宽, 可以分布于-8~+7 min的时间范围内. 平均西向电急流AL起始, 电急流AE起始和场向电流AF起始分别为0.5, 0.5, -0.1min. 通常西向电急流AL起始与极光起始同时的概率最高, 而多数情况下电急流AE起始和场向电流AF起始提前极光起始1min. 这些地面磁场指数确定的亚暴起始分布, 随着亚暴强度的增大(即最小AL指数减少, 最大AE指数增大, 最大AF指数增大)而向极光亚暴起始靠近. 对于5个超级亚暴来说, 其西向电急流AL起始和电急流AE起始都发生在极光起始之前. 这些结果说明对于大亚暴, 电急流的增加要早于极光爆发.
磁暴对海南地区电离层扩展F的影响
罗智贤, 史建魁, 高太长, 王国军, 尚社平, 王霄, 方涵先, 王赵, G A Zherebtsov
2010, 30(1): 23-28. doi: 10.11728/cjss2010.01.023
摘要:
利用2002年2月至2007年12月海南地区DPS-4测高仪观测数据, 用统计分析方法研究了磁暴对电离层扩展F的影响. 结果认为磁暴从整体上抑制了扩展F现象的发生. 但若把扩展F分为不同类型, 则结果却有所不同. 对于频率型(FSF), 在2002年和2003年磁暴对其有促发作用, 在2004---2007年有抑制作用; 对于区域型(RSF), 在2002---2005年磁暴对其有抑制作用, 在2006年和2007年, 对其有弱促发作用; 对于混合型(MSF), 在2002年磁暴对其有抑制作用, 在2003年和2004年有促发作用, 从2005年开始, 磁暴对其有抑制作用; 对于强区域型 (SSF), 在2002---2004年磁暴对其有抑制作用, 在2005年和2006年有促发作用, 2007年有弱抑制作用.
高纬极区电离层中离子声波谱线增强的解释
薛昆, 吴健, 徐彬, 郭立新
2010, 30(1): 29-34. doi: 10.11728/cjss2010.01.029
摘要:
大量的实验研究表明, 在顶部极光区电离层, 利用EISCAT非相干散射雷达和Millstone Hill雷达可以观测到不对称、增强的离子声波谱线. 考虑到低能H+离子束沉降到背景电离层, 以及电离层顶部O+离子的外流事件, 采用含有场向热流项的双麦克斯韦分布描述H+离子束的分布函数, 进而基于离子-离子双流不稳定性理论来解释增强的离子声波谱线. 场向热流的引入可以减小离子声波谱线的不对称现象, 这样得到的结果更符合实际.
紫外后向散射探测臭氧总量的反演误差研究
江芳, 王咏梅, 张晓庆
2010, 30(1): 35-42. doi: 10.11728/cjss2010.01.035
摘要:
通过探测紫外后向散射获取臭氧总量目前已经成为臭氧总量探测的主要方法之一. 本文以模拟计算为主要方法, 从模式计算误差, 反演算法误差和仪器误差三方面着手, 对影响臭氧总量反演精度的各个参数进行分析研究, 并对由其引起的臭氧总量反演误差进行定量计算, 研究结果对臭氧总量反演精度的提高和实际观测资料的处理有着重要的指导意义.
Cosmos 2421卫星解体事件分析
王荣兰, 刘静, 张庆明
2010, 30(1): 43-48. doi: 10.11728/cjss2010.01.043
摘要:
2008年上半年俄罗斯的Cosmos 2421卫星接连发生了三次不同程度的解体, 并产生了数百颗碎片. 本文利用美国公布的Cosmos 2421卫星及其碎片的两行根数系列, 对三次解体事件发生的时间, 解体碎片的轨道分布、速度分布和面积质量比以及寿命等进行了分析, 并对解体碎片对航天器的影响进行了评估. 分析结果表明, Cosmos2421卫星的三次解体事件分别发生在2008年3月14日、4月28日、6月9日; 解体碎片分布在200~1400 km 的高度范围内; Cosmos 2421卫星解体导致的碎片在空间三个方向上的速度增量均值分别为-8.4m/s, 8.6m/s, -8.3m/s; 67\%的解体碎片的寿命都在1年以内, 解体事件造成500 km以下的空间碎片空间密度增加, 对载人航天器产生了影响. 通过对Cosmos 2421卫星解体事件的分析可以看出, 利用解体碎片的轨道信息可以反演解体事件特性, 根据解体碎片的寿命和空间密度分布的计算结果可以评估解体事件对未来发射活动和在轨卫星的影响.
FY-3A卫星与NOAA系列卫星高能带电粒子实测结果的比较
王春琴, 张贤国, 王世金, 王月, 刘超, 荆涛
2010, 30(1): 49-54. doi: 10.11728/cjss2010.01.049
摘要:
FY-3A卫星是运行于830 km高度的太阳同步轨道气象卫星, 其搭载的空间环境监测器可观测3~300 MeV的高能质子和0.15~5.70 MeV的高能电子. FY-3A卫星在轨工作期间, 太阳活动处于由谷年向峰年过渡期, 空间环境非常平静, 探测结果显示3~300 MeV的高能质子分布主要集中在南大西洋辐射带异常区, 0.15~5.70 MeV的高能电子分布区域除南大西洋异常区外, 还分布在南北两极高纬区域. FY-3A与NOAA卫星测量结果反映出带电粒子强度及分布区域随投掷角变化的空间各向异性特征. 本文在充分考虑了带电粒子时间、空间分布差异以及比对探测器之间自身设计差异的前提下, 经过归一化处理后, 首次对两颗卫星同期探测结果进行相关性分析, 验证了两颗卫星相同时空条件下高能带电粒子通量分布的一致性; 说明FY-3A空间环境监测器不仅具备空间带电粒子辐射监测能力, 且探测结果有效可靠, 可用作辐射带环境数据源的组成部分, 为发展新的模型, 深入研究辐射带高能粒子的分布、起源和传输等提供新的观测依据.
新型高空探测系统
罗福山, 张华伟, 何渝晖, 廖方宇, 唐钊, 胡广隆, 杨仁伦, 吕朝晖, 黄雄飞, 雷长征
2010, 30(1): 55-59. doi: 10.11728/cjss2010.01.055
摘要:
研发了一种新型全自动高空探测系统, 其利用GPS定位, 宽波瓣天线捕捉和低噪声接收的方法替代雷达或无线电经纬仪对高空探测仪进行跟踪定位和获取信息, 具有不受低仰角的限制, 目标不易丢失, 性能价格比高等特点, 成功将GPS应用于1680 MHz遥测数据传输体制. 利用该系统进行了空中大气电场的探测实验, 获得了满意的探测结果. 由于系统轻便、操作简单、成本较低以及良好的机动性和可靠性, 在近地空间环境探测和高空大气科学探测试验及常规的气象探测中有广阔的应用前景.
流星突发通信信道日变化预测模型
张雅彬, 胡大璋, 林乐科, 郭宇荃
2010, 30(1): 60-65. doi: 10.11728/cjss2010.01.060
摘要:
流星突发通信不同于传统的通信, 其是低速率通信, 具有突发、不连续、不定时的特性. 因此, 流星余迹通信的复杂性要求有必要对其通信信道进行建模. 在流星通信链路中, 流星的辐射分布、可用流星率和占空比是影响流星通信信道性能的重要参数. 流星辐射分布在不同季节不同时间都各不相同, 因此准确预测流星通信链路在不同时间的流星辐射分布, 从而改变大圆路径上天线的指向, 对提高通信速率显得非常重要. 同时, 准确预测流星突发通信链路上的可用流星率和占空比, 有助于准确预测并建立流星突发信道模型. 本文分析研究了偶发流星辐射分布建模的发展, 建立了偶发流星日心空间和地心空间的几何关系, 得到了流星突发通信信道参数预测模型. 并将预测模型应用于流星通信链路, 预测结果与通信链路观测结果比较一致, 为流星通信系统的建立提供了技术支持.
基于PWM的挠性航天器分力合成主动振动抑制方法
张建英, 刘暾, 郑立伟
2010, 30(1): 66-72. doi: 10.11728/cjss2010.01.066
摘要:
分力合成主动振动抑制方法可以有效抑制挠性振动. 其利用几个相同或相似的随时间变化的分力, 按一定的规律沿时间轴排列合成为合力作为系统输入, 此合力可以在保证完成规定刚体运动的同时抑制掉指定的任意阶振动谐波. 对于使用常幅值力矩喷气执行机构的航天器, 应用脉宽调制(PWM)技术将符合分力合成方法的时间最优机动控制指令变化为常幅值力矩形式, 设计出常幅值的时间最优大角度机动策略. 数值仿真结果证实了方法的有效性.
主动隔振系统中驱动器的有限元分析
金大荣, 于强, 余春
2010, 30(1): 73-78. doi: 10.11728/cjss2010.01.073
摘要:
用于空间科学实验的主动振动隔离系统采用洛伦兹力驱动的方法, 将被隔振的平台 悬浮于空中. 对电磁驱动部分的动力学分析是各种设计和实验的基础. 提出了一种驱动器的结构, 并对驱动器的永磁部分进行了有限元分析, 包括模型的建立、 静力学分析、模态分析、瞬态分析、谐响应分析和谱分析, 由此验证其力学性能可以 满足设计要求. 为优化结构设计, 减小驱动器尺寸, 降低设计开发成本, 缩短设计开发周期, 提高产品质量奠定了基础.
构架式可展开天线的展开试验研究
程亮, 关富玲, 张惠峰
2010, 30(1): 79-84. doi: 10.11728/cjss2010.01.079
摘要:
对构架式可展开天线结构的缩比试验样机进行了展开试验, 设计了试验方案, 采集了运动过程中测点的展开加速度; 然后用基于Moore-Penrose广义逆矩阵理论编制的程序的分析结果与试验进行了对比, 试验结果与理论分析结果较吻合, 可证明广义逆矩阵理论分析此类结构的可行性.
X射线脉冲星自主导航的光子到达时间转换
费保俊, 孙维瑾, 潘高田, 季诚响
2010, 30(1): 85-90. doi: 10.11728/cjss2010.01.085
摘要:
根据广义相对论的后牛顿近似时空理论, 在忽略太阳系天体自转和扁率的情况下, 详细推导出X射线脉冲星自主导航中, 光子到达观测航天器和太阳系质心的时间差值, 它是对现行公式的修正.导出了质心坐标时与航天器固有时的变换关系, 根据这一关系, 建议在脉冲星导航的工程设计中可以仿照GPS, 将航天器携带时钟作频率调整, 从而有利于工程计算.
星载TDI CCD相机成像仿真系统的实现
张刘, 孙秋香, 金光
2010, 30(1): 91-96. doi: 10.11728/cjss2010.01.091
摘要:
以VC++ 6.0为开发环境, 基于航天TDI (Time Delay and Integration) CCD相机地物点与像点的映射模型, 开发了TDI CCD相机成像仿真软件系统, 建立了由卫星单轴气浮姿态控制仿真台和地面星载TDI CCD相机成像仿真软件系统构成的实时航天TDI CCD相机成像仿真平台, 可动态模拟航天TDI CCD相机在进行标称偏流角调节后卫星姿态角速度误差对航天TDI CCD相机成像的影响, 仿真结果与实际成像结果基本一致.