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中国科学院空间科学战略性先导科技专项实施11年回顾与展望

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中国科学院院刊 2022年第8期37卷 1019-1030页

作者：吴季王赤范全林中国科学院国家空间科学中心学术委员会北京100190 中国科学院国家空间科学中心北京100190

中国科学院空间科学战略性先导科技专项(以下简称“空间科学先导专项”)是中国科学院作为国家战略科技力量主力军,以空间飞行器为平台,瞄准世界科学前沿,从2011年开始布局和实施的前瞻性、战略性重大科技项目。迄今,空间科学先导专项已... 详细信息

中国科学院空间科学战略性先导科技专项(以下简称“空间科学先导专项”)是中国科学院作为国家战略科技力量主力军,以空间飞行器为平台,瞄准世界科学前沿,从2011年开始布局和实施的前瞻性、战略性重大科技项目。迄今,空间科学先导专项已走过了11年的历程,使我国空间科学的发展第一次有了系统性的支持计划,使我国的空间科学家从旁观者、参与者逐渐走近世界空间科学舞台的中央。文章回顾了空间科学先导专项从实施以来的发展历程,包括专项一期在科学前沿领域和在航天技术领域取得的突破,专项二期正在实施的项目情况,以及正在论证中的空间科学未来规划任务的优选项目。习近平总书记2016年在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上明确提出,“必须推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展”,将发展空间科学放到了我国航天科技发展的首要位置上。展望未来,我们要继续瞄准空间科学领域的重大科技前沿,通过实现“从0到1的突破”,使空间科学在建设中国特色社会主义科技强国的过程中,发挥不可替代的作用。

关键词：空间科学科学卫星空间科学先导专项从0到1突破科技强国

我国空间科学任务“四个科学”特点及管理实践--以中国科学院空间科学战略性先导科技专项为例

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中国科学院院刊 2020年第6期35卷 763-770页

作者：李超郑耀昕中国科学院国家空间科学中心北京100190

文章指出我国空间科学任务的核心特点是科学驱动,具体表现为"四个科学"特点,即科学目标、首席科学家、科学载荷和科研院所。阐述了针对"四个科学"特点的管理实践,即坚持以科学目标为牵引,以首席科学家为科学导向,以科学载荷为抓手,以科... 详细信息

文章指出我国空间科学任务的核心特点是科学驱动,具体表现为"四个科学"特点,即科学目标、首席科学家、科学载荷和科研院所。阐述了针对"四个科学"特点的管理实践,即坚持以科学目标为牵引,以首席科学家为科学导向,以科学载荷为抓手,以科研院所为依托,促进科学与技术、科学与工程的有机融合,确保工程进度和质量,努力促进成果产出的最大化。通过审视空间科学任务的特点,梳理管理实践和对策,并对后续任务管理提出建议,有助于进一步提升管理能力,对我国空间科学长期可持续发展颇有裨益。

关键词：空间科学任务科学目标首席科学家科研院所科学载荷空间科学先导专项

我国空间科学卫星任务国际合作管理实践与思考——以中国科学院空间科学战略性先导科技专项为例

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中国科学院院刊 2020年第8期35卷 1032-1040页

作者：王赤李超孙丽琳中国科学院国家空间科学中心北京100190

国际合作是空间科学发展的客观需要,也是我国走近世界空间科学舞台中央的必由之路。中国科学院空间科学战略性先导科技专项(以下简称“空间科学先导专项”)的空间科学卫星系列任务在全生命周期的创新发展链条上开展了全面、广泛、全方... 详细信息

国际合作是空间科学发展的客观需要,也是我国走近世界空间科学舞台中央的必由之路。中国科学院空间科学战略性先导科技专项(以下简称“空间科学先导专项”)的空间科学卫星系列任务在全生命周期的创新发展链条上开展了全面、广泛、全方位、多层次的实质性国际合作,合作伙伴涉及欧洲空间局、欧洲主要航天国家,以及美国、俄罗斯、加拿大、澳大利亚、日本、新加坡等。空间科学先导专项通过建立双边战略研讨机制、共建国际研究机构,促进国际交流与合作,深化任务的国际论证,以及优选先进的科学探测仪器,确保科学目标的原创性和重大性。通过加强合作任务的工程管理和科学管理,实行“项目双首席科学家”和“载荷科学家”模式,促进重大成果产出。文章梳理了空间科学卫星系列任务的国际合作情况,重点阐述对不同层级国际合作的管理实践,对事关国际合作成败的常见问题进行思考并提出了对策建议,力求为后续国际合作任务管理提供重要参考。

关键词：空间科学空间科学先导专项空间科学卫星国际合作首席科学家

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冷原子微波频标的原理与发展

中国激光 2024年第11期51卷 325-341页

作者：魏荣李耀汪凌珂吕德胜中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室上海201800 中国科学院大学材料科学与光电子学技术学院北京100049 中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部上海201800

以原子喷泉为代表的冷原子微波频标近年来取得了飞速发展。基于激光冷却技术的喷泉钟通过原子的抛体运动实现Ramsey干涉,其鉴频谱线约1 Hz的窄线宽和优异的信噪比使得喷泉频标的长期稳定度和不确定度达到了10^(-16),其优异的稳定度指标... 详细信息

以原子喷泉为代表的冷原子微波频标近年来取得了飞速发展。基于激光冷却技术的喷泉钟通过原子的抛体运动实现Ramsey干涉,其鉴频谱线约1 Hz的窄线宽和优异的信噪比使得喷泉频标的长期稳定度和不确定度达到了10^(-16),其优异的稳定度指标也对振荡器提出了更高要求。基于光频标技术发展的光生微波可以实现10^(-15)的秒稳定度,从而使喷泉钟的稳定度达到了量子投影噪声极限。通过将性能优异的喷泉钟引入守时钟组,世界原子时的频率精度达到了约2×10^(-16)。除了地面应用外,冷原子频标还进入空间,获得了优异的性能指标,并将在导航定位和科学研究等领域发挥重要作用。中国科学院上海光学精密机械研究所在喷泉频标、光生微波等冷原子微波频标领域开展了系统研究,技术指标达到了国际先进水平,并实现了国际首台空间冷原子钟在轨运行。

关键词：时间频率喷泉频标稳定度 b类不确定度空间冷原子钟光生微波

镱原子超精细诱导5d6s^(3)D_(1,3)→6s^(2)^(1)S_(0)E2跃迁及超精细常数的精确计算

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物理学报 2024年第9期73卷 58-69页

作者：赵国栋曹进梁婷冯敏卢本全常宏中国科学院国家授时中心西安710600 时间基准及应用重点实验室西安710600 中国科学院大学天文与空间科学学院北京101408 合肥国家实验室合肥230026

在镱原子中,利用5d6s^(3)D_(1)→6s^(2)^(1)S_(0)跃迁探索宇称破缺效应已经得到了深入的研究.但是5d6s^(3)D_(1)态与基态6s^(2)^(1)S_(0)之间的M1跃迁和超精细诱导E2跃迁很大程度上影响了宇称破缺信号的探测.因此,很有必要精确计算5d6s^... 详细信息

在镱原子中,利用5d6s^(3)D_(1)→6s^(2)^(1)S_(0)跃迁探索宇称破缺效应已经得到了深入的研究.但是5d6s^(3)D_(1)态与基态6s^(2)^(1)S_(0)之间的M1跃迁和超精细诱导E2跃迁很大程度上影响了宇称破缺信号的探测.因此,很有必要精确计算5d6s^(3)D_(1)态与基态6s^(2)^(1)S_(0)之间的M1跃迁和超精细诱导E2跃迁的跃迁概率.本文利用多组态Dirac-Hartree-Fock理论精确计算了5d6s^(3)D_(1)→6s^(2)^(1)S_(0) M1跃迁和超精细诱导5d6s^(3)D_(1),3→6s^(2)^(1)S_(0) E2跃迁的跃迁概率.计算时详细分析了电子关联效应对跃迁概率的影响.此外,还分析了不同微扰态和不同超精细相互作用对跃迁概率的影响.本文计算的^(3)D_(1,2,3)和^(1)D_(2)态的超精细常数与实验测量结果符合得很好,从而证明了本文所用计算模型的合理性.结合实验测量的超精细常数和本文理论计算所得的核外电子在原子核处的电场梯度,重新评估了^(173)Yb原子核电四极矩Q=2.89(5)b,评估结果与目前被推荐的结果符合得很好.

关键词：超精细诱导跃迁镱原子超精细常数多组态Dirac-Hartree-Fock方法

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新疆TASTE台阵拾震器方位角标定及其对SKS波分裂测量的影响

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北京大学学报（自然科学版） 2024年第5期60卷 822-838页

作者：毛鹏宇叶勃陈永顺盖增喜北京大学地球与空间科学学院北京100871 南方科技大学海洋科学与工程系深圳518055

在对塔里木岩石圈地震台阵(TASTE)的66个宽频带流动台站数据进行严格约束基础上,利用3种国际上常用的方法——P波主成分分析法、P波切向最小能量法和Rayleigh波相关系数法,实现地震仪的拾震器方位角标定。3种方法得出的结果具有较高的... 详细信息

在对塔里木岩石圈地震台阵(TASTE)的66个宽频带流动台站数据进行严格约束基础上,利用3种国际上常用的方法——P波主成分分析法、P波切向最小能量法和Rayleigh波相关系数法,实现地震仪的拾震器方位角标定。3种方法得出的结果具有较高的一致性(相关系数介于0.64~0.91之间),通过综合分析确定最终的地震仪拾震器方位角。其中62个台站地震仪的拾震器方向较稳定,且所有台站均没有出现南北反向、拾震器方位角随时间推移而发生系统性变化的情况。通过与磁偏角对比,发现有40个台站地震仪的拾震器方位角位于磁偏角的±3°范围内,说明TASTE台阵受到的外部干扰较小,台站部署质量较高。通过两个SKS波分裂实例,评估拾震器方位角对SKS波分裂测量产生的影响,论证了在地震学中进行拾震器方位角标定的必要性。

关键词：塔里木盆地拾震器方位角 P波主成分分析法 P波切向最小能量法 Rayleigh波相关系数法磁偏角 SKS波分裂

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北方农村不同取暖方式家庭室内PM_(2.5)污染差异及清洁取暖效果

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地理学报 2024年第1期79卷 17-27页

作者：李尧捷门亚泰罗智瀚刘新蕾程和发陶澍沈国锋北京大学城市与环境学院地表过程分析与模拟教育部重点实验室北京100871

农村散煤使用对冬季重污染等贡献显著,更会直接污染室内空气,影响人群健康。除了“煤改电、煤改气”之外,清洁煤和成型生物质也被认为是降低散煤污染的有效途径,在一些政策和行动中被推广。然而,目前还缺乏不同取暖模式下居民室内空气... 详细信息

农村散煤使用对冬季重污染等贡献显著,更会直接污染室内空气,影响人群健康。除了“煤改电、煤改气”之外,清洁煤和成型生物质也被认为是降低散煤污染的有效途径,在一些政策和行动中被推广。然而,目前还缺乏不同取暖模式下居民室内空气质量差异及取暖排放贡献的定量研究,是清洁取暖环境效益评估中的短板。本文在北方农村地区开展了覆盖1600户整个取暖季的细颗粒物(PM_(2.5))实地监测,分析了居民室内PM_(2.5)污染的空间差异及不同取暖方式的影响。研究表明,北方农村取暖季室内PM_(2.5)浓度均值为102μg/m^(3),但户间差异很大,从19μg/m^(3)到497μg/m^(3)。使用传统散煤和生物质取暖的家庭,取暖季室内PM_(2.5)浓度高达162μg/m^(3)和144μg/m^(3)。而使用清洁煤或成型生物质取暖的家庭,室内PM_(2.5)显著降低,约为84μg/m^(3),且有56%的时间日均浓度超过国家标准(50μg/m^(3))。电或气取暖的家庭,室内PM_(2.5)浓度最低。受人为活动强度和气象条件等因素影响,居民室内PM_(2.5)浓度的户内变异也很明显,使用固体燃料的家庭相对变异系数约为76%,远大于使用清洁燃料的家庭(53%)。室内传统固体燃料燃烧排放对室内PM_(2.5)的贡献约60%,而随着取暖燃料的清洁化,室内燃烧源贡献逐渐降低。若仅考虑降低室内PM_(2.5),使用成型生物质或清洁煤替代传统散煤可取得显著的减污效果,电替代的降污效果最大。研究为认识室内空气污染变化规律和空间异质性,全面客观地评估清洁取暖对人群健康影响提供了基础数据和科学支撑。

关键词：农村室内PM_(2.5) 户间户内差异固体燃料清洁取暖

精细光谱探测与计量分析技术在长江干流水质水环境监测中的应用

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地理学报 2024年第1期79卷 45-57页

作者：赵宇博王雪霁刘骁巩凯杰邹磊林忠辉于涛鱼卫星胡炳樑中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 中国科学院大学北京100049 西安理工大学西安710054 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

水生态环境监测是生境保护的前提和基础,针对长江流域水系点多面广、复杂多样、瞬息万变等特点,对监测手段提出了更高的要求。目前,针对大型地表水系的水质监测方式仍以人工取样结合实验室化学分析或现场手持式仪器分析为主,存在方法滞... 详细信息

水生态环境监测是生境保护的前提和基础,针对长江流域水系点多面广、复杂多样、瞬息万变等特点,对监测手段提出了更高的要求。目前,针对大型地表水系的水质监测方式仍以人工取样结合实验室化学分析或现场手持式仪器分析为主,存在方法滞后、手段单一、频次偏低、面源缺失等问题。因此,迫切需要新体制监测技术,突破实时快速、面源定量等现实需求,为长江水系统综合模拟提供可靠数据源。在此背景下,本文提出了一种具有完全自主知识产权的精细光谱探测与计量分析技术,开发了地基、空基等体系技术与装备,在相关项目支持下,开展了体系化技术的示范应用,在长江干流关键断面、三峡示范区和鄱阳湖示范区进行了空—地立体监测,取得了良好效果。监测数据经云平台接入“长江模拟器”,为其综合运行提供了快速实时数据支持,也为未来流域大型水系综合监测提供了新方法和应用典范。

关键词：水质监测长江水系统精细光谱探测与计量分析技术空—地立体监测

适用于瞬态条件的多通道序列前光成像系统设计

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光学精密工程 2024年第4期32卷 478-489页

作者：张战飞黄洁宋强封斐丁建文中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国空气动力研究与发展中心超高速所四川绵阳621000

为满足在瞬态条件、不同物距下获得稳定高质量序列图像的成像需求,设计了四通道序列前光高速成像系统。系统采用像空间平行分光,以成像原理为出发点,对系统的设计关键进行分析。以理论计算参数为设计依据进行分镜组(物镜组、场镜及准直... 详细信息

为满足在瞬态条件、不同物距下获得稳定高质量序列图像的成像需求,设计了四通道序列前光高速成像系统。系统采用像空间平行分光,以成像原理为出发点,对系统的设计关键进行分析。以理论计算参数为设计依据进行分镜组(物镜组、场镜及准直镜租、汇聚镜组)设计并分别进行像差独立校正,加入场镜减小系统体积和重量,提升光能利用率,通过视场和光瞳的准确衔接提高光束的传输效果,在此基础上对分镜组进行整合优化,加入分光器件形成最终的四通道序列前光成像系统。设计物距可调光路,使用中通过调节物镜组手轮保证系统在0.5 m~∞物距下的成像质量,同时保持一次像面位置不变,增强系统性能稳定性的同时降低了装调难度。系统可根据实际需要对接收端进行更换,且在分光区域加入分光器件后可拓展至八通道系统。利用装调后的序列前光成像系统进行实验室检测和现场试验,其主要光学性能良好,各通道实测分辨率可达到72 lp/mm,成像一致性大于98%。现场试验结果表明,该光学系统可满足瞬态条件下序列图像的拍摄要求。

关键词：序列前光成像多通道光学设计镜组衔接一致性