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为我国航天事业做出了开创性的重要贡献——中国科学院紫金山天文台应用天体力学和空间目标与碎片研究部巡礼

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大学科普 2024年第1期18卷 51-53页

作者：王歆喻圣贤中国科学院紫金山天文台江苏南京

自1957年10月4日苏联发射人类首颗人造地球卫星斯普特尼克1号,揭开了人类太空探索序幕以来,随着科技的不断发展和进步,人造卫星的应用范围也越来越广泛。如今人造卫星、宇宙飞船等各类空间目标已成为人类探索的重要工具和支撑,推动着人... 详细信息

自1957年10月4日苏联发射人类首颗人造地球卫星斯普特尼克1号,揭开了人类太空探索序幕以来,随着科技的不断发展和进步,人造卫星的应用范围也越来越广泛。如今人造卫星、宇宙飞船等各类空间目标已成为人类探索的重要工具和支撑,推动着人类社会的不断进步和发展;与此同时,人类太空活动产生的各种废弃物体,对太空活动的影响也引起了国际社会的广泛关注与重视。对太空中人造空间目标与碎片进行探测、跟踪、识别和编目是一切太空活动的基本保障,而空间目标与碎片在运行过程中要受到地球引力、大气阻尼、地球潮汐、日月引力、太阳辐射压等诸多力学因素的综合影响,运动规律异常复杂。

关键词：中国科学院紫金山天文台地球引力太空探索力学因素天体力学地球潮汐空间目标

开启了中国的空间科学新时代——中国科学院紫金山天文台暗物质和空间天文研究部巡礼

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大学科普 2024年第1期18卷 44-46页

作者：范一中马涛袁强苏杨中国科学院紫金山天文台江苏南京

中国科学院紫金山天文台暗物质和空间天文研究部面向现代天文学及宇宙物理学的重大科学前沿,通过发展先进天文探测器技术并研发空间天文观测设施,致力于解决暗物质粒子的本质、太阳日冕物质加热、超铁元素起源、宇宙线起源、宇宙中丢失... 详细信息

中国科学院紫金山天文台暗物质和空间天文研究部面向现代天文学及宇宙物理学的重大科学前沿,通过发展先进天文探测器技术并研发空间天文观测设施,致力于解决暗物质粒子的本质、太阳日冕物质加热、超铁元素起源、宇宙线起源、宇宙中丢失的重子物质、中子星物态方程等重大的基础性科学问题。

关键词：紫金山天文台宇宙物理学元素起源暗物质中国科学院中子星空间科学科学前沿

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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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南极冰穹A的天文台址测量进展

极地研究 2024年第1期36卷 1-11页

作者：商朝晖胡义中国科学院国家天文台北京100101

越来越多的观测证据表明,昆仑站所在的冰穹A地区在光学、红外和太赫兹等波段都有着地面最佳的天文观测条件。它具有优异的自由大气视宁度,极低的可沉降水汽含量,非常暗的夜天光背景,以及连续数月的极夜可观测时间等。通过对最近17年的... 详细信息

越来越多的观测证据表明,昆仑站所在的冰穹A地区在光学、红外和太赫兹等波段都有着地面最佳的天文观测条件。它具有优异的自由大气视宁度,极低的可沉降水汽含量,非常暗的夜天光背景,以及连续数月的极夜可观测时间等。通过对最近17年的工作总结,着重介绍冰穹A全面的台址测量工作,并展示测量结果以及最新的进展。

关键词：天文选址光学红外冰穹A

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近地小行星天地基协同监测和轨道确定试验

深空探测学报（中英文） 2024年第2期11卷 177-183页

作者：刘静程昊文杨志涛李大卫曹莉江海李杨王华超中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049

基于中国科学院国家天文台空间碎片试验望远镜,联合“仰望一号”“吉林一号”卫星,设计并开展了近地小行星天地基协同监测试验,利用图像处理和定轨方法,实现了天地基观测图像的目标检测和天文定位,完成了近地小行星轨道的精确确定。经分... 详细信息

基于中国科学院国家天文台空间碎片试验望远镜,联合“仰望一号”“吉林一号”卫星,设计并开展了近地小行星天地基协同监测试验,利用图像处理和定轨方法,实现了天地基观测图像的目标检测和天文定位,完成了近地小行星轨道的精确确定。经分析,基于现有的天地基设备可实现对近地小行星的协同监测和轨道编目,为研判近地小行星撞击风险提供轨道数据支持。

关键词：近地小行星天地基协同监测精密定轨数据融合

基于双波长强度调制的Fabry-Perot滤光器中心波长定标

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光学学报 2024年

作者：朱瑾马琳金振宇穆恒宇中国科学院云南天文台中国科学院大学

Fabry-Perot(F-P)滤光器是太阳二维成像光谱观测系统的重要组成部分，为了实现高精度太阳二维成像光谱观测，要求F-P滤光器必须具有准确的中心波长。由于滤光器在工作时只能提供控制器数值，无法直接获取波长信息，本文提出一种基于双... 详细信息

Fabry-Perot(F-P)滤光器是太阳二维成像光谱观测系统的重要组成部分，为了实现高精度太阳二维成像光谱观测，要求F-P滤光器必须具有准确的中心波长。由于滤光器在工作时只能提供控制器数值，无法直接获取波长信息，本文提出一种基于双波长强度调制的定标方法，利用F-P滤光器强度调制的周期性和双波长强度调制的差异性，建立控制器数值和滤光器腔长及波长的对应关系，实现波长精确定标。在实验室开展F-P滤光器定标测试，测试结果表明对于Hα谱线，滤光器的波长定标精度达到0.0093?，满足一米新真空太阳望远镜（NVST）下一代二维成像光谱观测系统的指标要求。

关键词： Fabry-Perot滤光器定标腔长中心波长双波长强度调制

中国科学技术大学-中国科学院紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜(墨子巡天望远镜)

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青海科技 2024年第1期31卷 10-24页

作者：孔旭杨戟郑宪忠王坚范璐璐娄铮朱青峰王挺贵吴雪峰薛永泉张程赵海斌蔡萍中国科学技术大学天文学系合肥230026 天文与空间科学学院中国科学技术大学南京210023 中国科学院紫金山天文台南京210023 核探测与核电子学国家重点实验室中国科学技术大学合肥230026 中国科学院光电技术研究所成都610209

中国科学技术大学-中国科学院紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜(即墨子巡天望远镜,WFST)是中国科学技术大学“双一流”学科平台建设项目,双方于2018年3月1日召开望远镜项目预研启动会,2019年7月正式开展望远镜建设,2023年8月望远镜建... 详细信息

中国科学技术大学-中国科学院紫金山天文台2.5米大视场巡天望远镜(即墨子巡天望远镜,WFST)是中国科学技术大学“双一流”学科平台建设项目,双方于2018年3月1日召开望远镜项目预研启动会,2019年7月正式开展望远镜建设,2023年8月望远镜建成并开展调试观测,2023年9月17日望远镜首光仪式暨科学战略研讨会召开,并成功发布仙女座星系图片,标志着望远镜设备基本达到设计标准,已经可以开展天文观测研究。墨子巡天望远镜口径2.5米,采用国际先进的主焦光学系统设计和主镜主动光学矫正技术,可实现3度视场范围内均匀高像质和极低像场畸变成像,配备7.65亿像素大靶面主焦相机,具备大视场、高像质、宽波段的特点。墨子巡天望远镜安置于青海省海西州茫崖市冷湖镇赛什腾山海拔4200米的天文台址,是冷湖天文观测基地首个投入运行并开展天文观测研究的大型设备。墨子巡天望远镜通过获取天体高精度位置和多波段亮度观测数据,监测移动天体和光变天体,高效搜寻和监测天文动态事件,可以在高能时域天文、太阳系天体普查、银河系结构和近场宇宙学等研究领域取得突破性原始创新成果。同时,墨子巡天望远镜将面向国家航天强国战略,开展太阳系近地天体等搜寻与监测研究,服务航天安全和深空探测战略需求。

关键词：光学望远镜图像巡天时域天文近地天体冷湖赛什腾山

基于CNN与LSTM复合深度模型的恒星光谱分类算法

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1668-1675页

作者：李浩赵青崔辰州樊东卫张成奎史艳翠王嫄天津科技大学人工智能学院天津300457 中国科学院国家天文台北京100012

恒星光谱分类是天文学领域中非常重要的研究方向。随着科技的迅猛发展,大型巡天望远镜采集的恒星光谱数据已经达到了TB或甚至PB级别,传统的分类方法已经无法满足如此庞大数据量的处理需求。正确分类光谱对于研究恒星的物理性质以及演化... 详细信息

恒星光谱分类是天文学领域中非常重要的研究方向。随着科技的迅猛发展,大型巡天望远镜采集的恒星光谱数据已经达到了TB或甚至PB级别,传统的分类方法已经无法满足如此庞大数据量的处理需求。正确分类光谱对于研究恒星的物理性质以及演化过程具有重要意义。CNN通过卷积运算学习数据的局部特征,去除冗余信息,并通过最大池化运算对特征进行压缩。然而,由于原始CNN模型的全连接层缺乏长距离依赖挖掘的功能,如果加入LSTM网络,通过其独特的三个“门”的远距离依赖挖掘能力可提取的重要特征,并检测特征中的微小差异,恰好可以解决这个问题。因此,提出了一种基于CNN和LSTM复合的深度模型,用于对LAMOST DR8中的恒星光谱进行分类。这种模型能够更好地学习恒星光谱的特征,为恒星演化研究提供了重要的帮助。为了提高模型的收敛速度,使用了常见的Z-Score标准化方法对数据进行处理。提出的模型在F、G、K三分类实验中取得了94.56%的分类准确率。同时,与前人使用过的RBM、PILDNN、PILDNN、DBN、Inception v3、1D-SSCNN、LSTM方法进行对比,结果表明该方法具有更高的分类准确率。在十分类实验中,该方法取得了97.35%的准确率,并且相比于仅使用LSTM、1D-SSCNN方法的实验结果,该方法的结果更好,且训练时间减少了近十倍。使用F1-score对每类恒星光谱分类准确度进行说明,在三分类和十分类实验中,每类的F1值都在0.9以上。与前人在文献中的实验结果进行对比,该模型的结果更好。通过混淆矩阵的结果,可以得出该模型在光谱种类越多的实验中准确率越高,甚至可以达到100%。综上所述,所提出的基于CNN和LSTM相结合的模型可以有效地对大规模恒星光谱数据进行分类,并取得了优异的分类效果。

关键词： LAMOST 恒星光谱分类卷积神经网络长短期记忆网络 Z-Score标准化

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太阳系外行星探测技术概述

沈阳工业大学学报 2024年第5期 481-495页

作者：赵刚赵斐刘玉娟中国科学院国家天文台

自20世纪90年代首次发现太阳系外行星(以下简称系外行星)以来，系外行星探测技术取得了飞速发展。目前已探测到超过5 500颗系外行星，其中包括类地行星、超级地球、气态巨行星及冰巨行星等多种类型。这些发现极大地拓展了人类对自身周... 详细信息

自20世纪90年代首次发现太阳系外行星(以下简称系外行星)以来，系外行星探测技术取得了飞速发展。目前已探测到超过5 500颗系外行星，其中包括类地行星、超级地球、气态巨行星及冰巨行星等多种类型。这些发现极大地拓展了人类对自身周围环境和宇宙的认知，为理解行星形成和演化提供了宝贵的观测依据，也为寻找宜居行星和地外生命提供了重要线索。通过介绍系外行星探测的多种核心技术，包括原理和应用特点，旨在对比和分析不同探测方法的技术特征。通过分析多种探测技术的优势和局限性，为行星探测研究提供了实践参考和发展趋势展望。

关键词：太阳系外行星高分辨率光谱多普勒方法交叉相关技术波长定标钍氩灯同步定标激光频率梳测光技术