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2019年  第39卷  第6期

前沿动态
Chandra发现最遥远黑洞
王海名
2019, 39(6): 713-713.
摘要:
NASA太阳物理学计划遴选新任务载荷概念
范唯唯
2019, 39(6): 713-713.
摘要:
NASA总结TESS运行第一年主要科学成就
王海名
2019, 39(6): 713-713.
摘要:
NASA遴选行星际空间研究小卫星技术验证任务
韩淋
2019, 39(6): 714-714.
摘要:
MMS首次成功实现行星际激波高分辨率测量
王海名
2019, 39(6): 714-714.
摘要:
水星和月球的水冰储量或远超预期
韩淋
2019, 39(6): 715-715.
摘要:
NASA为OSIRIS-Rex遴选出4个候选采样点
韩淋
2019, 39(6): 715-715.
摘要:
NASA遴选15项空间生物学研究项目
王海名
2019, 39(6): 716-716.
摘要:
NASA对地观测小型创新项目关注沿海生态系统
范唯唯
2019, 39(6): 716-716.
摘要:
发展战略
美国公布重返月球的阿尔忒弥斯计划科学目标
宋婷婷, 范全林, 王琴
2019, 39(6): 717-717.
摘要:
新版《NASA史》聚焦人类太空探索成就与展望
时蓬, 范全林, 魏海燕
2019, 39(6): 718-718.
摘要:
研究论文
SIP-AMR-CESE模式对CR2055背景太阳风的模拟
王静, 李会超
2019, 39(6): 719-729. doi: 10.11728/cjss2019.06.719
摘要:
使用三维太阳行星际自适应网格守恒元解元太阳风模型(SIP-AMR-CESE MHD),模拟从太阳表面到地球轨道附近的太阳风.该模型使用六片网格技术,同时利用PARAMESH软件包实现网格自适应.在该模型的基础上,通过增加广义拉格朗日乘子(GLM)磁场散度误差消去方法,完善网格加密放粗判据,微调加速加热形式等方法,使模拟结果与观测更好地符合.另外,通过控制不同时刻的计算区域,显著提高了模型的计算效率.在此基础上,给出了模型改进后模拟得到的CR2055太阳风稳态解与观测的对比分析.
低纬(海南)电离层等离子体漂移对地磁活动的响应
洪宇, 王国军, 史建魁, 王霄, 程征伟, 王铮, 尚社平
2019, 39(6): 730-737. doi: 10.11728/cjss2019.06.730
摘要:
利用2003-2016年期间子午工程海南站(19.5°N,109.1°E)数字测高仪观测到的电离层等离子体漂移数据,分析了高低两种太阳活动条件下纬向和垂直向漂移对近磁静、中等磁扰和强磁扰三种地磁活动水平的响应特性.结果表明:日间纬向漂移各季节均以西向为主,随地磁活动无明显变化,白天日出附近和夜间漂移在各季节均以东向为主,随地磁活动增强而减弱,减弱程度在分季最大,在夏季最小;日间垂直漂移在零值附近变化,且不受地磁活动和季节影响,日落附近漂移仅在分季受到地磁活动的抑制,午夜前垂直漂移在分季受到抑制,在冬季因强磁扰而反向,夏季无明显规律,子夜至日出后垂直漂移在各季节随地磁活动增强而减小.与赤道区Jicamarca相比,两地漂移对地磁活动的响应相近,但在幅度和相位上存在差异,这可能是两地区的地理位置、背景电场和风场结构等不同造成的.
自相关分析法用于电离层TEC的内插评估
王建平, 刘瑞源, 邓忠新
2019, 39(6): 738-745. doi: 10.11728/cjss2019.06.738
摘要:
基于2004年实测数据的统计分析,将自相关分析法用于电离层TEC的缺值内插,并进行精度评估.采用上海地区GPS综合应用网和中国地壳运动GPS监测网数据,解算成电离层垂直TEC,对缺值进行了时序内插及评估.结果表明,缺值段内的插值误差一般中间较大,两侧较小,插值误差远小于均方差.将自相关分析法内插结果与线性插值法、抛物线法、三次样条法内插结果进行对比,发现对于缺值较多、变化较复杂的缺值段,其插值精度有明显的提高.采用自相关方法进行内插后,有效减小了由于缺值而引起的局部跳跃变化,可以比较准确地研究TEC变化特性.
在轨发动机射流的电离层效应
赵海生, 许正文, 徐朝辉, 袁仕耿, 刘胜利, 吴健, 徐彬, 薛昆
2019, 39(6): 746-756. doi: 10.11728/cjss2019.06.746
摘要:
卫星等航天器在轨运行期间,通过喷气实现姿态控制、轨道调整等特定需求.喷气射流与电离层相互作用,能够引起电离层环境改变,对星载设备产生重要影响.通过研究航天器在轨发动机喷气射流在电离层中的动力学及化学反应过程,建立射流的电离层效应物理模型,模拟了不同射流量及高度条件下喷气射流的运动过程、密度分布及电离层扰动效应.仿真结果表明,相同高度下,随着射流量增加,电离层扰动效应逐渐增强;相同射流量条件下,随着高度增加,电离层扰动效应逐渐减弱,扰动区域逐渐扩大.
基于轨道预报的热层模式评估
刘卫, 龚建村, 刘四清, 王荣兰
2019, 39(6): 757-763. doi: 10.11728/cjss2019.06.757
摘要:
在太阳活动高低年的地磁平静/扰动环境下,利用不同热层大气模式J77,DTM78,MSIS00,JB2008和CHAMP加速度计反演密度,分析有无先验信息条件下的轨道预报误差.结果表明无先验信息的精密轨道预报中,热层模式的性能可能被弹道系数等参数偏差干扰,此时预报误差不能作为模式性能的评价标准.先验信息对轨道预报精度提升非常明显,尤其是地磁扰动期先进热层模式性能得以展现,轨道预报误差为无先验信息情况下的10%~25%.目前热层模式的主要缺陷存在于地磁扰动期.各模式之间的差异是:JB2008模式可以通过线性和单一频率周期项补偿,而J77及DTM78等模式还存在更多频率的误差.本文对不同情况下精密轨道预报的研究结果可为空间碎片碰撞预警等工程实践提供参考.
廊坊中频雷达流星观测及初步结果
蔡冰, 徐轻尘, 胡雄
2019, 39(6): 764-769. doi: 10.11728/cjss2019.06.764
摘要:
中频雷达用来开展夜间100km高度以上的流星观测,获得流星随时间、高度、方位的分布情况及流星体速度、流星辐射点、流星余迹径向速度等参数,其探测数据可用于流星天文学、中层大气动力学等领域的研究.利用2017年11月16日12:00UT-22:00UT期间廊坊观测站(39.4°N,116.7°E)的中频雷达数据,首次开展了中国中纬度地区夜间流星观测实验,共检测到94个流星回波信号,集中分布在97~115km高度范围内,平均高度为106.5km,计算得到了流星回波的双极扩散系数、方位分布等相关参数,并与国外中频雷达流星探测结果进行了初步比较.
HXMT卫星空间环境监测器及初步观测结果
王春琴, 沈国红, 张珅毅, 常峥, 袁斌, 孙莹, 孙越强
2019, 39(6): 770-777. doi: 10.11728/cjss2019.06.770
摘要:
硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星是中国首个专门进行天文探测的空间科学实验卫星,运行于高度约550km、倾角约43°的低地球轨道.星载空间环境监测器为星上科学任务开展提供背景辐射实测资料.该监测器采用固体探测器望远镜系统和扇形阵列全新组合设计,可获取轨道空间高能质子和高能电子能谱、方向综合动态结果,给出更为全面的粒子辐射分布图像.初步探测结果显示,卫星运行轨道遭遇的带电粒子辐射集中分布在经度80°W-20°E,纬度0°-40°S的南大西洋异常区,粒子辐射在该区域表现出不同程度的方向差异分布,高能电子方向差异分布显著强于高能质子.2017年9月空间环境扰动期间,爆发的太阳质子事件并未对该轨道粒子辐射产生影响,而地磁活动导致该轨道穿越经度120°W-60°E,纬度40°-43°N的北美上空和经度60°-120°E,纬度43°-40°S的澳大利亚西南区域时遭遇增强粒子辐射影响,增强的粒子辐射表现出极强的方向分布.
液态金属镓微重力下的融化传热特性
郭文华, 彭浩, 赵建福
2019, 39(6): 778-786. doi: 10.11728/cjss2019.06.778
摘要:
相变蓄热适用于周期性热流作用下航天器内部工作单元的温度控制,但是需解决微重力环境下相变材料融化速率低的问题.鉴于液态金属高导热系数和高单位体积潜热的特点,在微重力下将液态金属作为相变材料有望提高融化速率.通过对微重力下液态金属镓融化过程的相界面演化、流线和温度分布特征进行数值研究,分析了腔体尺寸和过热度对融化过程的影响.结果表明:微重力下镓的融化过程中,热传导起主导作用;镓的融化时间比冰和正十八烷分别减少了88.3%和96.4%,储热量分别为冰和正十八烷的1.2倍和2.2倍;融化时间随过热度增加而减小,随腔体半径增大而增大.此外推导出了液相分数随无量纲时间变化的关系.
碳纳米材料辐射效应研究现状
甄小娟, 黄一凡, 杨生胜, 冯展祖, 把得东, 王俊, 庄建宏, 银鸿
2019, 39(6): 787-799. doi: 10.11728/cjss2019.06.787
摘要:
碳纳米管(CNTs)和石墨烯是碳纳米材料中新兴的两种类型,因其优异的电学、热学、机械等性能,是目前航天工程中具有很大应用前景的材料.在复杂的空间环境中,辐射效应对材料的结构和性能具有重要影响,是决定其稳定性和适应性的关键因素之一.本文对碳纳米管和石墨烯材料的电子、离子等辐射效应研究现状进行了讨论分析,对辐射过程中缺陷的产生和类型、辐射在材料制备以及功能化改性修饰方面的应用、辐射对器件性能的影响以及空间适应性进行了分析,简述了以碳纳米材料为基础的复合材料的辐射效应以及辐射缺陷对材料性能影响的作用机制,提出了目前碳纳米管和石墨烯辐射效应研究中仍需要开展的工作,并对其在空间科学中的应用进行了展望.
中法天文卫星(SVOM)伽玛暴联合探测任务
余舜京, GONZALEZ François, 魏建彦, 张双南, CORDIER Bertrand
2019, 39(6): 800-808. doi: 10.11728/cjss2019.06.800
摘要:
中法天文卫星SVOM是中法两国合作的伽玛暴探测任务,由中国国家航天局(CNSA)和法国国家空间研究中心(CNES)批准立项,中国科学院负责总体研制.SVOM是继美国SWIFT任务之后最重要的伽玛暴多波段探测项目,是一颗功能强大的天文卫星,具有多波段观测、快速机动、灵活操作及地面后随观测能力.SVOM将开创一个非常广阔的探测领域.本文介绍了项目组织、任务目标、卫星和有效载荷、地面段以及运控概念.
SZ-5 Cabin's Height Changes during Three Super-storms in 2003
HUANG Cong, LIU Dandan, GUO Jing, ZHANG Xiaoxin
2019, 39(6): 809-815. doi: 10.11728/cjss2019.06.809
摘要:
In this work, the daily height variations of SZ-5 (Shenzhou-5) cabin from 22 October to 28 November in 2003 are analyzed, which includes the period of the Halloween Storm and the Great November Storm. The significant orbital decays have been observed at the end of October and in late November due to the great solar flares and the severe geomagnetic storms. According to the equation of the air-drag-force on a spacecraft and the SZ-5 orbital decay information, the relative daily average thermospheric density changes during the three 2003 super-storms are derived and the results are compared with the Naval Research Laboratory Mass Spectrometer Incoherent Scatter Radar Extended Model (NRLMSISE-00). The results show that the daily average thermospheric density (at the altitude of SZ-5, about 350 km) in storm time enhances to approximately 200% as much as that in the quiet time but the empirical model may somewhat underestimate the average thermospheric density changes and the daily contributions of geomagnetic storms to the density enhancements during these severe space weather events.
簇飞行网络雷达几何构型对模糊函数的影响
夏明飞, 胡圣波, 莫金容, 施燕峰, 鄢婷婷, 雷涛, 秦婵婵
2019, 39(6): 816-823. doi: 10.11728/cjss2019.06.816
摘要:
提出了集分离航天器与网络雷达为一体的簇飞行网络雷达概念.通过引入双基地雷达模糊函数,给出簇飞行网络雷达模糊函数定义和计算步骤,研究了雷达几何构型和簇飞行雷达之间相对有界基线对模糊函数的影响.数值计算结果表明:与单基地雷达模糊函数相比,网络雷达模糊函数主瓣宽度明显变窄,簇飞行模式下可变基线对雷达模糊函数的影响不大;雷达模糊函数应主要考虑目标飞行速度和接收距离变化的影响.最后,给出了簇飞行网络雷达模糊函数的一种上界.
双储箱液体自衰减晃动分析
林柯成, 宋晓娟
2019, 39(6): 824-830. doi: 10.11728/cjss2019.06.824
摘要:
航天器在轨运行过程中,液体燃料晃动是破坏航天器稳定性、威胁航天任务安全性的主要因素之一.为此,有必要对液体燃料晃动进行研究.自衰减晃动是一种常见的液体晃动.本文主要针对双并联圆柱形储箱内液体自衰减晃动动态特性进行研究,以有限体积法为计算方法,采用两相层流模型,分析了不同重力环境下,液体燃料晃动对储箱侧壁面及底面作用的晃动力、力矩和波高随时间变化的特性,进而计算出液体晃动等效力学模型的相关参数.采用解析法推导了等效力学模型参数的计算公式,将有限体积法所得仿真解与解析解进行对比分析,证明了双储箱液体晃动仿真计算的可行性,为携带多储箱充液航天器的动力学分析提供了一定的理论基础.
某高空飞艇光学吊舱热状态及飞行策略研究
赵凯璇, 庞乐, 代善良, 张学迅, 罗海燕
2019, 39(6): 831-837. doi: 10.11728/cjss2019.06.831
摘要:
使用光学遥感设备开展地球大气层临边观测是研究中高层大气目标特性变化规律的重要手段之一.光学遥感设备的热状态对其光学精度及系统信噪比控制至关重要,能够直接影响观测数据质量乃至观测任务的实现.针对中高层大气OH自由基超分辨空间外差光谱仪在高空飞艇平台探测的热状态需求,分析了光谱仪吊舱的热环境,给出了光学吊舱的热平衡控制方程,并对上升/下降段和平飞段先后开展了热状态计算,得到光学吊舱在不同状态下的温度变化规律、光电部件的温度场等计算结果.结果表明热控方案能够满足光谱仪的热状态需求.根据热状态分析计算结果,制定了飞行前后及飞行过程中光学吊舱的热控策略.本文分析方法和飞行策略可为同类飞行设备热控状态设计及研究提供数据参考.
微振动成像检测光学验证系统研究
王丹艺, 蒋山平, 张鹏嵩, 张博伦, 杨林华
2019, 39(6): 838-846. doi: 10.11728/cjss2019.06.838
摘要:
针对高分辨率空间相机的系统特性,选用平行光管系统作为光学系统,模拟来自无穷远的特征目标.运用LIGHTTOOLS软件对光路进行模拟,确定较优的光学结构.主要通过4种试验进行研究,即相机激振抖动试验,靶标运动模拟光轴抖动试验,波前畸变测量试验,离焦测量试验.通过离线图像复原对空间相机的光学误差进行分析及补偿.试验结果表明,在未给相机施加激振的情况下,经过平行光管系统输出,相机成像出的40LP·mm-1(LP表示线对)及20LP·mm-1清晰,满足微振动成像检测试验要求.在微振动成像检测试验中,波前像差达到0.21λ(RMS<λ/4),1.28λ(PV)以及0.23λ(RMS<λ/4),1.34λ(PV)时,该平行光管系统成像均可满足复原软件处理需求,可以有效应用于微振动成像检测系统并具有验证微振动成像检测试验的能力.
面向空间天文观测的序列图像无损压缩算法
孙建伟, 薛长斌, 郑铁, 张忠伟
2019, 39(6): 847-852. doi: 10.11728/cjss2019.06.847
摘要:
空间天文观测任务会获得大量天文图像.对定点天体连续观测得到的序列天文图像具有时间及空间冗余较高的特点.为了减少序列天文图像的存储与传输的数据量,保证序列天文图像的完整性,满足科学目标的任务需求,需要对其进行无损压缩.本文提出了一种利用帧内压缩与改进的帧间压缩相结合的无损压缩算法,将序列天文图像的第一帧进行JPEG-LS帧内无损压缩编码,其余帧进行改进的帧间无损压缩编码,从而有效去除序列天文图像的时间及空间冗余,提高序列天文图像的压缩比.经过试验测试,改进后的帧间压缩效果优于帧内压缩效果,改进后的帧间压缩时间少于帧内压缩时间.结果表明,该算法简单且高效,适用于对序列天文图像的无损压缩.
科学家访谈
他捧起空间科学最高奖——记北京大学地球与空间科学学院教授宗秋刚
2019, 39(6): 859-859.
摘要:
研究机构
中国科学院红外探测与成像技术重点实验室
2019, 39(6): 860-860.
摘要: