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近邻宜居行星巡天计划: 利用空间天体测量法寻找下一个“地球”
季江徽, 李海涛, 张俊波, 李东, 方亮, 王素, 邓雷, 陈果, 李飞, 董瑶, 李保权, 高晓东, 鲜浩
, doi: 10.11728/cjss2024.02.yg03
摘要(29) HTML全文(12) PDF 5173KB(9)
摘要:
近邻宜居行星巡天计划(Closeby Habitable Exoplanet Survey, CHES)采用空间微角秒级别的高精度天体测量技术, 普查太阳系近邻(10 pc内)约100颗FGK等类型恒星, 探测宜居带类地行星或超级地球; 详细普查宜居行星的数目、真实质量和三维轨道等信息, 这将是国际上首次近邻宜居带类地行星的空间探测任务. CHES的有效载荷是一台口径为1.2 m, 视场为0.44°×0.44°, 焦距为36 m的高像质、低畸变、高稳定光学望远镜, 采用同轴三反TMA光学成像系统. 为实现宜居带类地行星探测, CHES任务中的测量精度为1 μas, 是目前国际测量精度最高的空间探测项目. 在空间科学先导专项背景型号项目的支持下, CHES团队深入凝练和论证科学目标, 成功突破了三项关键技术难题: 实现了畸变大视场高像质空间望远镜光学系统技术的重要突破; 突破了10–5 pixel级别星间距测量技术; 实现了卫星系统高稳定度姿态控制精度及热控精度的创新. CHES预计发现50颗类地行星, 引领中国空间科学探测技术的跨越式发展.
极紫外光电效应电荷驱动仿真与试验验证
王子栋, 周斌
, doi: 10.11728/cjss2024.02.2023-0038
摘要(95) HTML全文(20) PDF 2971KB(35)
摘要:
惯性传感器中的检验质量是精密引力测量系统中的核心, 其表面会因为宇宙高能粒子持续注入而积累电荷, 在惯性传感器内部电磁场作用下产生杂散噪声, 影响精密引力测量结果. 根据光电效应原理, 用UV LED产生极紫外光照射惯性传感器的电极与检验质量表面, 并在电极间施加适当电场, 就可以在不引入外力作用且无接触条件下改变检验质量的电荷量. 本文基于平行板电容器的简化电极模型, 对极紫外电荷驱动过程进行了理论建模仿真. 在此基础上设计和构建了一套电荷驱动验证试验系统, 针对光功率、偏置电压对充放电速率的影响和交流电荷驱动进行试验. 试验证明电荷充放电速率与极紫外光功率呈正比, 其量子产率随极板间电场强度变化. 最终可实现稳定控制检验质量电荷放电速率在0.31～0.76 pC⋅s–1, 检验质量电荷充电速率在–0.05～–0.17 pC⋅s–1. 分析提出的检验质量电荷充放电速率理论模型与地面试验结果一致, 可以有力支撑电荷管理控制系统的研制.
月面原位水资源获取技术与发展趋势
张鹏, 刘光辉, 刘欣, 张光, 郑海菠, 代巍, 王之, 牛冉, 薄正, 高铭
, doi: 10.11728/cjss2024.02.2023-0006
摘要(260) HTML全文(33) PDF 3567KB(86)
摘要:
随着深空探测活动的持续推进, 月球探测已成为开展行星际探测的重要部分. 月球原位资源利用是保障载人月球探测及月面长期驻留的关键技术途径, 中国已将月面原位水获取方法列为月球探测的关键技术之一. 月面原位水获取方法主要分为极区水冰勘探开采和月壤氢还原制水两种技术途径. 现有勘探到的水冰资源主要位于月球极区, 分布不均匀, 开采难度大. 目前研究提出了多种不同类型的极区水冰勘探开采方法, 但实际效果有待月面原位试验验证. 月壤加氢还原制水技术方法工作条件不受区域限制, 应用范围较广, 但仍存在反应条件要求高、能耗大等技术限制, 未来需在节能和有效成分富集等方面有所突破.
中间层臭氧的夜间变化特征及与太阳活动的相关性
柳丹, 吴止境, 杨钧烽, 程旋, 王建美, 张依鸣, 胡雄
, doi: 10.11728/cjss2024.02.2023-0061
摘要(38) HTML全文(7) PDF 1622KB(6)
摘要:
基于ENVISAT-1/GOMOS(Global Ozone Monitoring by Occultation of Stars)和TIMED/SABER(Sounding of the Atmosphere using Broadband Emission Radiometry)卫星的臭氧廓线数据结合模式HAMMONIA(Hamburg Model of the Neutral and Ionized Atmosphere)对热带低纬度地区(20°S－20°N)中间层(60～110 km高度)夜间(20:00 LT－24:00 LT)臭氧的分布进行统计, 分析其与27天太阳周期的相关性. 观测与模式均表明中间层夜间臭氧在95 km达到峰值, 并在中间层上层存在半年振荡. 通过与相同时间段内的太阳辐射强迫Lyman-α数据对比发现, 中间层上层臭氧与太阳强迫作用可能是反相关, 中间层下层臭氧与太阳强迫作用可能呈正相关. 虽然观测结果与模型结果在臭氧随月份的时间和空间分布上有一定的相同特征, 但在臭氧峰值的数值上发现有较大的差异, 其中臭氧敏感性的振幅被模型低估.
附有集中质量的飞艇囊体材料动力特性
程靖淞, 王生, 聂营, 宋林
, doi: 10.11728/cjss2024.02.2023-0008
摘要(43) HTML全文(8) PDF 1770KB(3)
摘要:
针对平流层飞艇刚柔一体大型复杂结构系统设计与分析, 开展了附有集中质量的飞艇囊体材料动力特性仿真分析研究, 将刚度大、质量相对集中的结构零部件简化为集中质量, 飞艇囊体简化为双向拉伸的十字形囊体材料试样, 分析预张力大小、集中质量的质量和尺寸对囊体材料试样的动力特性影响. 结果表明, 试样的固有频率随着预张力增大而增大, 随着集中质量的质量增大而减小, 随着集中质量与试样连接的边长增加而增大; 试样的基频与集中质量的高度无关, 但第2, 3阶频率随着集中质量的高度增加而减小. 研究结论为飞艇结构的总体设计与分析以及进一步开展附有集中质量的飞艇囊体材料动力试验提供了理论依据.
天基分布式光学合成孔径技术
王小勇, 张家福, 李凌, 郭崇岭
, doi: 10.11728/cjss2024.02.yg06
摘要(5) HTML全文(8) PDF 4017KB(0)
摘要:
宜居带行星探测研究是近年系外行星研究的热点领域之一, 探测太阳系附近的宜居行星对研究生命起源等具有重要意义, 成为系外行星探测的重要内容. 天基分布式合成孔径技术作为系外宜居行星探测的重要手段, 已经成为目前前沿光学技术研究的热点方向, 但是仍有诸多技术问题需解决. 本文从宜居行星搜寻计划的需求出发, 根据以迈克尔逊干涉成像为基础的天基分布式合成孔径系统技术原理, 介绍了国内外典型分布式合成孔径系统的技术发展, 重点分析了实现天基分布式干涉成像所需采用的控制系统和技术, 并阐述了解决高精度空间测距、高精度时间同步、多层级位相同步等关键问题的技术要点. 为未来大型柔性可重构空间望远系统的建造提供了参考.
国际空间站舱外多载荷运行任务规划
单亚东, 张汉勋, 杜昌帅, 钟红恩
, doi: 10.11728/cjss2024.02.2023-0047
摘要(158) HTML全文(26) PDF 726KB(34)
摘要:
空间站舱外载荷平台支持布署众多不同类型的载荷, 为开展大规模空间科学研究提供了机会. 但随着舱外载荷数量及相应任务量的不断增加, 且在受限于资源约束的情况下, 需要制定科学合理的任务规划, 以提高舱外载荷的工作效率. 针对舱外多载荷运行任务规划方法, 深入分析了国际空间站舱外载荷任务规划现状, 重点分析了其舱外载荷平台、载荷类型及特点和多载荷运行任务规划方法, 分析当前任务规划策略、方法及未来发展方向. 根据中国空间站舱外载荷平台特点, 从载荷总体设计和运行任务规划方法等方面为中国空间站后续舱外多载荷系统运行任务规划提供参考和建议.
CFOSAT散射计海面后向散射系数误差及影响
董楹, 林文明
, doi: 10.11728/cjss2024.02.2023-0144
摘要(65) HTML全文(11) PDF 1689KB(15)
摘要:
仪器噪声(Kpc)和地球物理噪声(Kpg)是影响星载微波散射计后向散射系数(σ0)测量精度以及海面风场反演精度的关键因素. 针对中法海洋卫星(CFOSAT)散射计(CSCAT), 详细分析了Kpc和Kpg随海面风速、入射角、风单元网格分辨率以及离岸距离等因素变化的特征. 结果表明, 低风速条件下海面风场变异性较大, Kpg为σ0测量误差的主导因素, 而且风单元网格越大、海面风场的不均匀性越强, Kpg也就越大, 而在高风速条件下, 海面风场变异性较小, Kpc与Kpg贡献相当. 此外, σ0测量误差总体上随着离岸距离的减小而增大, 表明近海岸区域的Kpg为散射计观测不可忽略的影响因子. 研究结果揭示了星载微波散射计σ0测量误差的影响因素, 对CSCAT近海岸风场反演具有重要的指导意义.
近地小行星撞击事件处置规则与处置流程
洪宇, 陈永强, 蔡铤彬, 常笑, 徐良, 景红宝
, doi: 10.11728/cjss2024.02.2023-0064
摘要(66) HTML全文(18) PDF 1079KB(10)
摘要:
针对中国近地小行星防御研究在处置规则、协同机制、运行流程等方面存在的不足, 为了应对小行星防御和灾害救援方面不断提升的需求, 提出一种小行星防御仿真推演策略. 根据国内外小行星防御发展现状, 分析了中国小行星防御方面存在的差距. 从机制建立和协同应急处置的角度出发, 分析了国内外小行星防御仿真推演情况. 基于国内外研究现状, 设计了一套小行星防御仿真推演方案, 提出了中国开展小行星防御演练的组织架构, 包括指导层、事件处置层和业务支撑层等三个层次, 为小行星防御演练提供基本的组织支撑; 给出了小行星撞击事件的应急响应机制和一般处置规则设想, 为事件的处置和组织架构中各层次运行提供了规则基础; 初步设计了演练场景, 对机制和规则进行了验证, 为近地小行星防御工作组织及实施提供了参考.
太阳耀斑预报深度学习建模中样本不均衡研究
周俊, 佟继周, 李云龙, 方少峰
, doi: 10.11728/cjss2024.02.2023-0028
摘要(213) HTML全文(29) PDF 788KB(33)
摘要:
不同等级耀斑发生的频次存在数量级上的差别, 使基于常规卷积神经网络的耀斑预报模型通常难以捕捉M和X类耀斑先兆特征, 导致高等级耀斑预报精度低的问题. 本文对于这种耀斑预报中的长尾分布问题, 通过控制变量法讨论不同深度长尾学习方法对于耀斑预报精度提升. 尝试从训练集优化、损失函数优化、网络权重优化等角度改进模型对于M和X类耀斑的预报性能. 在SDO/HMI太阳磁图预报未来24 h耀斑的实验中, 相比于常规方法训练的基准模型, 改进模型在M和X类耀斑预报的精确率分别有了53.10%和38.50%的提升, 同时在召回率上有64%和52%的提升. 表明在耀斑预报问题中, 数据长尾分布的处理至关重要, 验证了深度长尾学习方法的有效性. 这种提升尾部类预报精确率的方法不仅可以应用于耀斑预报领域, 还可以迁移到其他具有长尾分布现象的空间天气典型事件的预报分析中.
行星科学研究中热发射光谱的实验测量与定标方法
杨亚洲, MILLIKEN Ralph E, BRAMBLE Michael S, PATTERSON William R, 邹永廖, 刘洋
, doi: 10.11728/cjss2024.01.2023-0116
摘要(121) HTML全文(27) PDF 1823KB(40)
摘要:
准确的物质组成信息是解译行星体形成与演化历史的关键, 可见–近红外遥感光谱探测一直是获取行星表面成分的主要技术手段. 在热红外谱段光谱特征更为丰富, 因此随着探测技术的发展, 其在行星探测中得到越来越多的应用. 尤其是在目前已经实施与立项的国内外小行星探测任务中, 都将热发射光谱仪作为核心载荷之一. 为了更好地对将来获取的热发射光谱数据进行解译, 建立科学合理的数据处理与定标方案是必不可少的. 本文对用于行星科学研究的热发射光谱测量装置的设计、测量及数据处理方法进行了系统分析. 针对低温、真空条件下热发射测量过程中样品辐射信号与仪器辐射信号难以分离的问题, 提出并论证了基于傅里叶变换红外光谱仪原始测量信号–干涉图的数据处理方法. 该方法可以更为有效地分离出样品实际辐射信号, 从而获得更为准确的发射率光谱数据. 研究结果可为国内相关热发射测量装置的设计与搭建以及未来天问二号等探测数据的处理与科学解译提供参考.

期刊介绍

ISSN 0254-6124       CN 11-1783/V

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