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FY-3D卫星姿轨误差标校及对定位影响研究

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第2期49卷 256-263页

作者：鲁文强胡秀清黄勇高旭东赵兴隆中国科学院上海天文台上海200030 国家卫星气象中心北京100081 中国科学院大学北京100049 上海卫星工程研究所上海201109 中国空间技术研究院北京100094

卫星轨道及姿态误差是影响图像地理定位精度的关键因素,以风云三号D星(Fengyun-3D,FY-3D)中分辨率光谱成像仪(medium resolution spectral imager,MERSI)为例分析了轨道及姿态实测数据,分析结果表明,FY-3D轨道及姿态均存在多种因素导致... 详细信息

卫星轨道及姿态误差是影响图像地理定位精度的关键因素,以风云三号D星(Fengyun-3D,FY-3D)中分辨率光谱成像仪(medium resolution spectral imager,MERSI)为例分析了轨道及姿态实测数据,分析结果表明,FY-3D轨道及姿态均存在多种因素导致的误差,为确定该误差来源,利用卫星搭载的全球卫星导航系统掩星探测仪高精度星历对星上姿态数据全链条计算进行分析,确定姿态误差来源于星上算法存在误差,提出订正优化方案并分析其可行性,进而利用订正后的姿态及轨道数据进行图像地理定位。实测结果表明,MERSI的1 km图像地理定位精度在沿轨和跨轨方向均提升了约20%,达到亚像元级,分析结果表明,通过标校姿轨误差以提高定位精度的方法行之有效。

关键词：风云三号D星图像地理定位全球卫星导航系统掩星探测仪轨道精度姿态精度

基岩热膨胀对中国西南三维地表周年形变的影响分析

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天文学进展 2024年第2期42卷 315-334页

作者：王鹏飞王松筠李进齐朝祥中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 美国德克萨斯大学奥斯汀分校空间研究中心奥斯汀78759

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)可以监测获取地表形变时间序列,其中的周年信号除包含负荷形变外,还有由于地表温度变化引起的基岩热膨胀效应。利用全球三维热弹性形变模型,对中国西南地区39个陆态网观测站... 详细信息

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)可以监测获取地表形变时间序列,其中的周年信号除包含负荷形变外,还有由于地表温度变化引起的基岩热膨胀效应。利用全球三维热弹性形变模型,对中国西南地区39个陆态网观测站在U、E、N三个方向的热膨胀效应进行估计,分析GNSS时间序列在热膨胀效应改正前后,与GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)和GRACE Follow-On(GRACE-FO)卫星重力观测所反映地表负荷形变的符合程度。结果表明,加以热膨胀效应改正后,GNSS垂直分量(U方向)与卫星重力结果的符合程度略微减弱;而在水平分量E方向的符合程度有一定改善,但N方向出现较显著的减弱。该文得到的西南地区研究结果与已有全球或者大尺度区域的研究结果不一致,表明利用全球热弹性形变模型估计不同区域热膨胀效应的精度需要进一步评估,并且其对地表三维形变的影响也值得后续深入研究。

关键词：热膨胀效应地表负荷形变 GNSS GRACE GRACE-FO

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中国空间站星地激光时频传递试验及进展

光学学报 2024年

作者：吴志波耿仁方汤凯孟文东张海峰程志恩肖爱民高帅和王霄黄勇张忠萍中国科学院上海天文台中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室中国科学院大学天文与空间科学学院中国科学院空间应用工程与技术中心中国科学院国家授时中心

中国空间站梦天实验舱搭载了激光时频传递载荷，并配套建设了西安和北京专用激光测距站，以构建高精度高稳定星地激光时频传递系统。本文主要介绍该系统最新的研究进展，其星上载荷主要包括探测器、事件计时器和激光反射器三部分，采用... 详细信息

中国空间站梦天实验舱搭载了激光时频传递载荷，并配套建设了西安和北京专用激光测距站，以构建高精度高稳定星地激光时频传递系统。本文主要介绍该系统最新的研究进展，其星上载荷主要包括探测器、事件计时器和激光反射器三部分，采用了一体化集成设计，重量约6.6kg，功耗低于25W，发射前桌面测试精度23ps，测量稳定度0.5ps/1day，达国际公开最好指标。地面专用激光测距站采用10kHz测量频率，已开展了对中国空间站多次距离及钟差测量试验。结果表明，测距精度优于4mm，星地钟差精度好于22ps，可初步开展星载钟准确度评估，标志着我国空间站激光时频传递工程任务的成功。待后续接入高性能原子钟时频信号及测量数据积累，即可支持中国空间站原子钟性能评估、远程时间同步和引力红移检验等应用研究。

关键词：卫星激光测距激光时频传递中国空间站单光子探测器事件计时器

活动小行星311P/PANSTARRS的动力学特性分析

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天文学报 2024年第2期65卷 87-102页

作者：辛瑛琦史建春马月华陈媛媛中国科学院紫金山天文台/中国科学院行星科学重点实验室南京210023 中国科学技术大学天文与空间科学学院合肥230026 中国科学院上海天文台上海200030 中国科学院比较行星学卓越创新中心合肥230026

311P/PANSTARRS是一颗活动小行星,具有小行星和彗星的双重特征,是中国``天问二号'的探测目标之一.311P/PANSTARRS直径较小,约为400 m,非引力效应可能会对其长期动力学演化产生较大的影响.通过假定不同表面组分,研究了Yarkovsky效应对311... 详细信息

311P/PANSTARRS是一颗活动小行星,具有小行星和彗星的双重特征,是中国``天问二号'的探测目标之一.311P/PANSTARRS直径较小,约为400 m,非引力效应可能会对其长期动力学演化产生较大的影响.通过假定不同表面组分,研究了Yarkovsky效应对311P/PANSTARRS轨道演化的影响,讨论了密近交汇、非破坏性碰撞和YORP(Yarkovsky-O'Keefe-Radzievskii-Paddack)效应等非引力效应,计算了小行星与大行星密近交汇及碰撞概率,估计了311P/PANSTARRS达到自转周期分裂极限的时标.模拟结果显示与纯引力模型相比,Yarkovsky效应可能会加快311P/PANSTARRS离开当前共振区域,大约在10Myr以后311P/PANSTARRS会离开当前所在共振带,在表面覆盖风化层的情况下有机会通过v6长期共振成为越火小行星;在考虑YORP效应的情况下,311P/PANSTARRS在2 Myr时标内可达到自转周期分裂极限;在考虑Yarkovsky效应及YORP效应等因素的情况下,311P/PANSTARRS在10 Myr时标内仍可保持其动力学稳定性,且YORP效应不会显著影响其半长径偏移量.

关键词：天体力学方法:统计行星和卫星:动力学演化和稳定性矮行星小行星:个别:311P/PANSTARRS

不同的高斯过程方法在系外行星大气透射光谱数据处理中的比较研究

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天文学报 2024年第4期65卷 44-62页

作者：王锦鹏王炜欧阳青林李静西华师范大学物理与天文学院南充637002 中国科学院国家天文台光学天文重点实验室北京100101 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049

凌星法是研究系外行星大气的重要方法之一.在地面上对系外行星大气进行观测时,传统凌星法通常在目标星之外同时观测一颗或多颗参考星,利用较差光谱法并结合高斯过程回归,以同步监测并线性地消除凌星光变曲线内由于地球大气和仪器效应产... 详细信息

凌星法是研究系外行星大气的重要方法之一.在地面上对系外行星大气进行观测时,传统凌星法通常在目标星之外同时观测一颗或多颗参考星,利用较差光谱法并结合高斯过程回归,以同步监测并线性地消除凌星光变曲线内由于地球大气和仪器效应产生的系统噪声.尝试了一种新方法,即不使用较差光谱法,而是将参考星的光变曲线作为高斯过程的相关量来探索光变曲线中的系统噪声,该方法允许在目标星光变曲线和同时记录的时间序列间进行更灵活的非线性映射,以此详尽地探索凌星信号中存在的系统噪声.更进一步,还测试了没有参考星的情况,以模拟视场中无参考星的行星系统的凌星观测.对此进行了试验和研究,将此方法应用于一次热木星WASP-69b的凌星光谱数据中.研究发现,对于WASP-69b的这次凌星数据,新方法在使用参考星时获得的白光凌星深度精度优于传统方法,获得的分光光变曲线残差普遍小于传统方法得到的残差,而在没有参考星情况下,利用已知的凌星中心时间仍可以得出可接受的结果.更多针对凌星数据的测试,可进一步验证新方法的优势和适用性.

关键词：技术:分光行星与卫星:个别:WASP-69b 方法:数据分析方法:统计

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月球南极尘埃等离子体环境特性

物理学报 2024年第15期73卷 133-140页

作者：李梦谣夏清蔡明辉杨涛许亮亮贾鑫禹韩建伟中国科学院国家空间科学中心空间天气国家重点实验室北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049

由于缺少大气和全球性磁场的保护,空间等离子体环境可直接作用于月球表面的月壤层,月壤中较小粒径的月尘带电后会在月面附近形成复杂的尘埃等离子体环境,影响探月任务的顺利实施.针对月球南极尘埃等离子体环境,本文利用SPIS(spacecraft ... 详细信息

由于缺少大气和全球性磁场的保护,空间等离子体环境可直接作用于月球表面的月壤层,月壤中较小粒径的月尘带电后会在月面附近形成复杂的尘埃等离子体环境,影响探月任务的顺利实施.针对月球南极尘埃等离子体环境,本文利用SPIS(spacecraft plasma interactions software)软件,仿真研究了月球南极0—200 m高度范围的等离子体和月尘的空间分布情况及月面充电特性,揭示了月面附近尘埃等离子体环境特征及悬浮在月面附近的带电月尘对等离子体环境的影响.仿真结果与Apollo探测数据和Popel团队的理论数据吻合.研究结果:表明空间电位随着高度升高而增加,月球南极附近0—10 m电位约为–40 V,在100 m处空间电位约为–20 V;在10 m以下高度范围内月尘密度为10^(7.22)—10^(4.66) m^(–3);月表附近尘埃等离子体中的电子密度为10^(5.47) m^(–3),离子密度为10^(6.07) m–3,并随着高度升高而增大;带电月尘会影响月尘的空间分布,主要是通过影响空间电场的分布,进而导致电子分布差异,对离子的影响不大.

关键词：月球南极尘埃等离子体环境 SPIS 仿真月面电位分布

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龙虾眼X射线光学器件的曲率半径统计规律

光学学报 2024年第13期44卷 316-323页

作者：张彬张臣黎龙辉戴妍峰贾振卿凌志兴姜博文张双南中国科学院国家天文台空间天文与技术重点实验室北京100012 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 北方夜视技术股份有限公司江苏南京211106 北方夜视科技(南京)研究院有限公司江苏南京211106 中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室北京100049

Angel型龙虾眼微孔光学(MPO)器件的独特之处在于其具备出色的4π立体角聚焦能力和最优的有效面积-质量比之一。其需要经过球面热成型处理,形成曲率半径球面,确保器件上百万量级反射X射线的微通道指向会聚于曲率中心一半位置处。因此MPO... 详细信息

Angel型龙虾眼微孔光学(MPO)器件的独特之处在于其具备出色的4π立体角聚焦能力和最优的有效面积-质量比之一。其需要经过球面热成型处理,形成曲率半径球面,确保器件上百万量级反射X射线的微通道指向会聚于曲率中心一半位置处。因此MPO器件的X射线及光学性能与器件的曲率半径息息相关。本文对空间先导专项二期项目爱因斯坦探针宽视场望远镜所使用的468片MPO器件的曲率半径,分别采用X射线束流测试装置和自准直望远镜进行了测试,并分析了其统计特性。分析结果表明,在镜片热弯过程中,X射线球面曲率半径大于光学曲率半径,其差值存在两个峰值,分别为0.68%和1.52%。这表明X射线曲率半径和光学曲率半径存在不一致性;MPO器件的X射线曲率半径存在不均匀性,全片平均X射线曲率半径和镜片中心指向曲率半径相差0.50%。这表明后续需要进一步研究热成型相关工艺,提高球面的成型精度。

关键词：龙虾眼微孔光学器件 X射线光学统计学曲率半径

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恒星超级耀斑的研究进展

天文学进展 2024年第3期42卷 383-428页

作者：雍浩然林隽中国科学院云南天文台昆明650216 中国科学院大学北京100049 中国科学院天文大科学研究中心北京100012 云南省太阳物理与空间目标监测重点实验室昆明650216

太阳耀斑是太阳系内最剧烈能量释放现象之一,其在数十分钟之内可以释放高达1025 J的能量。随着观测技术的发展,在恒星上也观测到类似的耀发事件,其典型强度是太阳耀斑的10∼10^(4)倍,被称为超级耀斑。研究恒星超级耀斑及其爆发机制,不... 详细信息

太阳耀斑是太阳系内最剧烈能量释放现象之一,其在数十分钟之内可以释放高达1025 J的能量。随着观测技术的发展,在恒星上也观测到类似的耀发事件,其典型强度是太阳耀斑的10∼10^(4)倍,被称为超级耀斑。研究恒星超级耀斑及其爆发机制,不仅在理解恒星内部结构、演化与磁场活动性质等方面起到重要的作用,而且对探究太阳系外行星宜居性和系外生命具有重要意义。首先扼要介绍了太阳耀斑及其相关磁活动现象、恒星磁场以及恒星超级耀斑;然后从恒星超级耀斑的筛选、能量计算、恒星黑子、耀斑参数与恒星参数的统计关系等方面叙述了对恒星超级耀斑的探测手段以及研究成果,并与太阳耀斑理论与相关物理过程进行对比,以探讨两者之间的相似性以及与现有理论的联系;最后进行了总结,并对将来可能开展的相关工作进行展望。

关键词：恒星耀斑大样本磁活动太阳耀斑

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宇宙线质量测量简述

天文学进展 2024年第3期42卷 460-472页

作者：周韦钦马玲玲毛基荣闫大海李睿智中国科学院云南天文台昆明650011 中国科学院大学北京100049 中国科学院天文大科学研究中心北京100012 中国科学院高能物理研究所北京100049 中国科学院天体结构和演化重点实验室昆明650011 云南大学物理与天文学院昆明650500

宇宙线的起源和传播是当今宇宙线研究领域的基本问题之一。对“膝”区宇宙线成分及能谱的研究是解决这一基本问题的途径之一。目前,“膝”区宇宙线的测量只能通过地面探测器阵列测量宇宙线在大气中引发的广延大气簇射来实现。与空间实... 详细信息

宇宙线的起源和传播是当今宇宙线研究领域的基本问题之一。对“膝”区宇宙线成分及能谱的研究是解决这一基本问题的途径之一。目前,“膝”区宇宙线的测量只能通过地面探测器阵列测量宇宙线在大气中引发的广延大气簇射来实现。与空间实验相比,地面实验面临成分鉴别能力差、能量重建误差大等难题。文章总结了国内外宇宙线地面实验对宇宙线成分的测量方法、结果及其面临的困难,并对国内LHAASO实验在宇宙线质量测量方面进行了展望。

关键词：宇宙线广延大气簇射探测器阵列质量测量