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太阳黑子本影振荡的多波段观测

天文学报 2024年第1期65卷 76-87页

作者：李东中国科学院紫金山天文台南京210023

基于多波段的观测数据,研究了黑子本影振荡在太阳大气不同高度或温度的振荡特征.目标黑子发生在2017年9月15日,位于活动区12680.多波段的观测数据包括AIA(Atmospheric Imaging Assembly)的极紫外成像及IRIS(Interface Region Imaging Sp... 详细信息

基于多波段的观测数据,研究了黑子本影振荡在太阳大气不同高度或温度的振荡特征.目标黑子发生在2017年9月15日,位于活动区12680.多波段的观测数据包括AIA(Atmospheric Imaging Assembly)的极紫外成像及IRIS(Interface Region Imaging Spectrograph)的紫外光谱和成像.在太阳黑子的本影位置,AIA 1700Å光变曲线的振荡周期约为(4.2±0.8)min,而AIA 1600Å、171Å和193Å光变曲线的振荡周期约为(2.8±0.3)***的Mg II h和k谱线及远紫外成像(2796Å)都表现为(3.1±0.5)min的准周期振荡,而谱线Si IV 1393.76Å的振荡周期约为(2.9±0.4)min.观测结果说明黑子本影的振荡周期随着太阳大气高度的升高而逐渐减小.较短的周期可认为是3 min振荡,很可能与黑子本影上方的慢磁声波有关,它起源于温度极小区并向上传播到日冕.较长的周期可解释为光球的5 min振荡,与太阳的P模振荡有关.

关键词：太阳黑子太阳:大气太阳:振荡磁流体力学波动

太赫兹超导动态电感探测器性能表征用零差混频系统研制

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红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 334-343页

作者：张嘉文金骏达史生才李婧耿伟吕伟涛李陟支强彭昭航中国科学技术大学天文与空间学院安徽合肥230026 中国科学院紫金山天文台江苏南京210009 香港中文大学物理系中国香港999077

零差混频系统(Homodyne mixing system)对太赫兹超导动态电感探测器(Kinetic inductance detectors,KIDs)性能表征具有重要的作用。然而,零差混频系统仍存在混频器不平衡性、测量系统集成、干扰信号等问题。作者设计新型的单通道零差混... 详细信息

零差混频系统(Homodyne mixing system)对太赫兹超导动态电感探测器(Kinetic inductance detectors,KIDs)性能表征具有重要的作用。然而,零差混频系统仍存在混频器不平衡性、测量系统集成、干扰信号等问题。作者设计新型的单通道零差混频硬件系统,结合软件算法实现了测量系统的集成化、IQ混频器不平衡性校准、KID的性能表征;同时实现了在VNA(vector network analyzer)CW模式下的KIDs噪声测量;以及基于自相关算法的双通道零差混频硬件电路设计,有效地抑制了干扰信号。值得注意的是,这些研究成果被应用于表征KIDs性能,对KIDs阵列设计起到了重要的作用。

关键词： KIDs 零差混频系统太赫兹自相关算法

大口径天线主反射面面形快速摄影测量方法研究

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第1期54卷 65-74页

作者：古丽加依娜·哈再孜汗王娜许谦薛飞中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院射电天文重点实验室南京210033 新疆射电天体物理重点实验室乌鲁木齐830011

本文针对110 m口径全可动射电望远镜(QiTai Radio Telescope, QTT)全工况下主反射面面形快速高精度测量问题提出了一种基于图像传感器的快速摄影测量方法.该方法将天线主反射面分成16个测量单元,通过每个测量单元的不同焦距的两台相机... 详细信息

本文针对110 m口径全可动射电望远镜(QiTai Radio Telescope, QTT)全工况下主反射面面形快速高精度测量问题提出了一种基于图像传感器的快速摄影测量方法.该方法将天线主反射面分成16个测量单元,通过每个测量单元的不同焦距的两台相机测量反射面上固定靶标点的像素偏移量,并根据像素偏移量与天线反射面法向偏差之间的关系计算出反射面的变形量.通过优化确定了每个测量单元靶标点的数目,分析了面形测量精度影响因素,确定了每个测量单元上不同焦距的两个相机的安装位置和焦距等关键参数.该方法可以提高测量效率和精度,为大口径天线反射面快速测量提供了一种新的解决方案.

关键词： QTT 大口径射电望远镜面形测量摄影测量

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高层大气密度的午夜极大值特征分析与建模

天文学报 2024年第1期65卷 88-98页

作者：汪宏波张明江熊建宁中国科学院紫金山天文台南京210023 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室南京210023

利用CHAMP(CHAllenging Minisatellite Payload)、GRACE-A(Gravity Recovery and Climate Experiment-A)、SWARM-C(The Earth's Magnetic Field and Environment Explorers-C)等3颗极轨卫星的资料,研究360—480km高层大气密度在低纬度区域的午夜极大值(Midnight Density Maximum,MDM)现象.MDM一般出现在23:00-02:00 LT(Local Time)之间,峰值位置在低纬度15°以内,谷值位置在中纬度35°-45°附近,整体略偏向南半球,振幅约为平均密度的26%.随着高度增大以及太阳辐射水平的增强,MDM振幅呈减小趋势;冬至和夏至日附近的季节效应会减弱MDM振幅,在春秋分日的振幅最大.用3个主流大气模型DTM2000(Drag Temperature Model 2000),NRLMSISE00(US Naval Research Laboratory,Mass Spectrom-eter and Incoherent Scatter radar)和JB2008(Jacchia-Bowman 2008 model)对MDM进行模拟,JB2008没有刻画出MDM现象;另两个模型低估了MDM效应,在360km和480km两个高度DTM2000模型的振幅仅为观测的46%和53%,NRLMSISE00模型仅为观测的33%和26%;模型没有准确刻画出MDM与高度、辐射水平和季节的关系.联合3颗卫星的资料,研究了-种基于地理纬度的6阶勒让德多项式,同时融合地方时和高度因素的经验函数,在振幅和相位上可以较好地刻画MDM特征,相关系数达到0.923,可为大气密度模型的修正提供借鉴,服务于低轨道航天器高精度轨道预报.

关键词：大气效应大气密度模型方法数据分析

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硬X射线成像仪量能器测试系统的设计与实现

天文学报 2024年第3期65卷 106-117页

作者：陈娇龙张永强张岩郭建华中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室南京210023 中国科学技术大学天文与空间科学学院合肥230026

硬X射线成像仪(Hard X-ray Imager,HXI)是先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)的3大载荷之一,其中量能器作为其重要组成部分,承担着观测30–200 keV能段的太阳硬X射线的任务.在卫星发射之前,需要开展大... 详细信息

硬X射线成像仪(Hard X-ray Imager,HXI)是先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)的3大载荷之一,其中量能器作为其重要组成部分,承担着观测30–200 keV能段的太阳硬X射线的任务.在卫星发射之前,需要开展大量的测试工作,以确保HXI量能器的各项功能和性能满足设计需求.HXI量能器通道数众多,内含99个溴化镧探测器,分别由8块相同的前端电子学板控制.除了对各个通道的性能进行测试外,地检系统还需模拟量能器在轨面对不同太阳活动时的运行情况,对量能器进行全面完备的测试.此外,地检系统还需足够稳定,能满足量能器在单机测试、环境试验、热真空与振动等多个不同测试项目的长时间测试需求.为此,设计了地检板与上位机软件,结合放射源、直流电源、高压模块等组成一套HXI量能器的地检系统,对8块前端电子学板实现同步配置与管理,能高效完成指令发送与数据接收,满足量能器最大数据输出带宽400 Mbps的需求.利用该系统,在地面完成了HXI量能器的功能、性能验证,获得了量能器的线性、死时间、能量分辨率等各项性能指标,为HXI量能器的在轨高性能运行提供了保障.

关键词：望远镜:先进天基太阳天文台仪器:硬X射线成像仪仪器:量能器仪器:地检系统

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电离氢区S187的大尺度CO多谱线观测

天文学报 2024年第5期65卷 1-36页

作者：徐小云陈学鹏张世瑜孙燕中国科学院紫金山天文台南京210023 中国科学技术大学天文与空间科学学院合肥230026

大质量恒星强烈的反馈深刻影响其周围的星际介质,并可能触发下一代恒星形成.S187是位于银河系第2象限的大质量恒星形成区,呈现出“扫集-坍缩”的触发式恒星形成模式.基于“银河画卷”巡天^(12)CO/^(13)CO/C^(18)O(J=1-0,下文J=1-0为简... 详细信息

大质量恒星强烈的反馈深刻影响其周围的星际介质,并可能触发下一代恒星形成.S187是位于银河系第2象限的大质量恒星形成区,呈现出“扫集-坍缩”的触发式恒星形成模式.基于“银河画卷”巡天^(12)CO/^(13)CO/C^(18)O(J=1-0,下文J=1-0为简便起见省略)谱线数据,对S187区域分子云的基本性质开展了研究,探索了该区域大质量恒星对分子云的反馈.利用GaussPy+和聚类算法,在该区域证认了32个分子云,并结合Gaia(Global Astrometric Interferometer for Astrophysics)卫星恒星消光数据测量得到其中8个分子云的距离.S187区域由^(13)CO和C^(18)O示踪的相对致密的气体含量相比于银道面第2象限大部分区域的分子云高出1–2个量级.S187区域分子云中证认了243个^(13)CO团块和98个C^(18)O团块,其中有7个^(13)CO团块和5个C^(18)O团块有形成大质量恒星的潜力.研究结果显示,大质量恒星的反馈对其周围分子云的聚集作用明显,为下一代大质量恒星的形成提供了条件.

关键词：星际介质:云星际介质:电离氢区恒星:形成射电谱线:星际介质星际介质:个别:S187

NWA 13943(CK5型)碳质球粒陨石的矿物岩石学和稳定同位素组成研究

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天文学报 2024年第1期65卷 43-52页

作者：梅奥新徐伟彪中国科学院紫金山天文台南京210023 中国科学技术大学天文与空间科学学院合肥230026

CK型陨石是一类高度氧化的碳质球粒陨石,金属/磁铁矿的比值接近零.与其它类型的碳质球粒陨石(岩石类型:1-3)不同,大多数CK型陨石在母体上经历了强烈的热变质过程(550-1270K),以4-6型为主.多项证据表明,CK和CV3型陨石具有成因联系.但是,... 详细信息

CK型陨石是一类高度氧化的碳质球粒陨石,金属/磁铁矿的比值接近零.与其它类型的碳质球粒陨石(岩石类型:1-3)不同,大多数CK型陨石在母体上经历了强烈的热变质过程(550-1270K),以4-6型为主.多项证据表明,CK和CV3型陨石具有成因联系.但是,两者在岩相结构和化学组成方面仍存在微小差异.因此,精细地区分和比较两者的地球化学特征对于验证CK-CV单一母体假说非常重要.Northwest Africa(NWA)13943是一块新发现的陨石,经历过较强烈的热变质作用.利用扫描电子显微镜和电子探针,确定了NWA 13943的岩石类型.并运用质谱分析技术,重点测定了NWA 13943陨石的全岩氧同位素和铬同位素组成.综合岩石结构、矿物化学成分、氧同位素异常(△^(17)O,△代表同位素分馏值)和铬同位素异常(ε^(54)Cr,ε表示样品中的同位素比值与标样中的同位素比值的相对偏差的10^(4)倍),CK和CV型陨石的母体可能形成于原行星盘中两个相似但不同的化学源区.

关键词：天体化学陨石 CK型碳质球粒陨石

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基于多尺度特征融合的恒星光谱分类方法

光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2284-2288页

作者：韩博冲宋轶晗赵永恒中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院大学北京100049

近年来,随着各大光谱巡天项目的陆续实施,观测得到的天体光谱数据急剧增长。大型光谱巡天项目对光谱的自动分类和分析提出了更高的要求。采用多尺度特征融合模块来获取光谱在不同尺度上的光谱特征,结合CNN网络在分类任务上的优势,提出... 详细信息

近年来,随着各大光谱巡天项目的陆续实施,观测得到的天体光谱数据急剧增长。大型光谱巡天项目对光谱的自动分类和分析提出了更高的要求。采用多尺度特征融合模块来获取光谱在不同尺度上的光谱特征,结合CNN网络在分类任务上的优势,提出了一种基于多尺度特征融合的恒星光谱分类模型(MSFnet),对恒星光谱进行光谱型预测。主要包含多尺度特征融合模块和一个含4个卷积层,2个最大池化层,1个全连接层的卷积神经网络。为了防止出现过拟合的问题,添加了dropout,添加dropout后可以使得模型不依赖某些局部特征,防止过拟合,优化网络的鲁棒性。实验中的数据集均来自LAMOST DR9数据库,在输入到模型进行训练之前,需要对光谱数据进行预处理:重新对光谱进行均匀采样,之后进行最大最小值归一化。该实验的编程语言为python 3.9,引入了Pytorch深度学习框架来构建网络。实验部分为两部分:第一部分是研究卷积神经网络的层数、特征图个数与准确率的关系;第二部分将本文提出的MSFnet模型和Resnet18模型的结果对比实验,从精准率P、召回率R、调和平均值F1、准确率A、运行时间等指标来对两个模型进行对比评估。两个模型所采用的训练集、验证集和测试集均按6∶2∶2的比例进行分配,保证了两个模型的训练样本一致。结果表明,采用4个卷积层、特征图数量为16的卷积神经网络的准确率最高。基于此结论,本文提出了特征融合模块与卷积神经网络的组合MSFnet模型,相对于18层的残差神经网络模型,该模型的结构更简单,在上述指标的表现上也与Resnet18模型相当,并且在A、F、K型光谱的分类效果更好,速度更快。MSFnet模型在测试集上的准确率接近97%,比传统的CNN和Resnet18模型的准确率更高,表明了MSFnet模型有助于提升光谱自动分类的准确性。

关键词：恒星光谱深度学习模型自动分类卷积神经网络

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南极光学天文望远镜控制软件关键技术

极地研究 2024年第1期36卷 99-111页

作者：李晓燕李运孙天瑞杨世海杜福嘉徐灵哲中国科学院南京天文光学技术研究所江苏南京210042 中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所) 江苏南京210042 中国科学院紫金山天文台江苏南京210023

南极天文望远镜控制软件是望远镜软件系统的重要组成部分,是控制计算机在望远镜用户层和设备层之间运行的关键技术。对于用户层,控制软件需具备全自动观测的交互接口、卫星通信条件下的远程访问和故障诊断等功能;对于设备层,控制软件不... 详细信息

南极天文望远镜控制软件是望远镜软件系统的重要组成部分,是控制计算机在望远镜用户层和设备层之间运行的关键技术。对于用户层,控制软件需具备全自动观测的交互接口、卫星通信条件下的远程访问和故障诊断等功能;对于设备层,控制软件不但要完成对天体目标的精确指向和精密跟踪、计算并补偿系统误差和控制关键部件以达到目标像质,而且需实现对电源分配系统、除霜及加热系统的控制、设备及环境信息的采集和监测等。相比于普通台址,在南极大陆运行的光学天文望远镜有其独特的特点,控制软件需进行特殊设计。本文重点从操作系统选择、远程建立望远镜指向误差修正模型方法、全自动观测软件接口、卫星通信及远程运维、望远镜实时状态监测和故障诊断等方面探讨了南极天文光学望远镜控制软件的关键技术和设计原则,并展望未来技术的发展,为南极天文望远镜的研制和控制系统研发提供技术储备。

关键词：光学天文望远镜控制软件无人值守运行全自动观测指向误差修正故障诊断南极洲