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人工智能器件宇航应用面临的挑战与应对措施

集成电路与嵌入式系统 2025年第1期25卷 18-22页

作者：李家强祝名刘承溪张大宇张松梁培哲杨舒文刘一帆张磊北京遥感设备研究所北京100006 中国空间技术研究院宇航物资保障事业部北京10009

人工智能器件是提供实现系统功能的微小型化器件,是实现空间环境感知、自主判断、自主任务规划等的硬件载体和基础。此类新型元器件在宇航应用前,仍然面临成熟度、可靠性、抗辐射能力、宇航适用性等诸多挑战。本文从分析人工智能器件国... 详细信息

人工智能器件是提供实现系统功能的微小型化器件,是实现空间环境感知、自主判断、自主任务规划等的硬件载体和基础。此类新型元器件在宇航应用前,仍然面临成熟度、可靠性、抗辐射能力、宇航适用性等诸多挑战。本文从分析人工智能器件国内外发展现状出发,分析人工智能器件宇航应用面临的挑战与应对措施,给出典型人工智能器件质量保证案例,并归纳和总结后续人工智能器件宇航应用的相关建议。

关键词：人工智能器件宇航应用 GPU FPGA+DSP

基于扩束与辅助测量的大口径红外材料光学均匀性高精度检测

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光子学报 2025年

作者：刘威剑黄阳张生杰宋俊儒张超冀翼袁群北京空间机电研究所南京理工大学电子工程与光电技术学院

提出了基于扩束与辅助测量的四步干涉法检测材料光学均匀性。通过小口径红外球面波干涉仪与平行光管组合形成口径Φ400 mm的扩束准直光路，用于大口径红外材料光学均匀性的检测。为了解决红外材料厚度随口径不断增大后，传统四步法测量... 详细信息

提出了基于扩束与辅助测量的四步干涉法检测材料光学均匀性。通过小口径红外球面波干涉仪与平行光管组合形成口径Φ400 mm的扩束准直光路，用于大口径红外材料光学均匀性的检测。为了解决红外材料厚度随口径不断增大后，传统四步法测量材料后表面反射波前时条纹对比度太差导致无法测量的问题，提出了可见光干涉仪辅助检测样品后表面面形的方法，不增加测量次数的同时，实现材料光学均匀性的绝对测量。采用该方法对口径Φ400 mm，厚度70 mm的红外锗材料光学均匀性进行了检测，光学均匀性结果为8.89×10-5。此外，对不同口径，不同厚度的硅材料和锗材料进行了光学均匀性检测，测量不确定度均优于3.4×10-5。

关键词：大口径红外材料干涉检测辅助测量光学均匀性测量不确定度

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澳门科学一号卫星太阳软X射线探测仪标定

中国科学:地球科学 2025年第1期 10-25页

作者：吴文希张小平陈建武石永强左富昌彭文溪付伟纯李连升罗朋威邓志朗张郭政梅志武王立李存惠区家明许燕燕澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室国家航天局澳门太空探索与科学中心北京控制工程研究所空间光电测量与感知实验室中国科学院高能物理研究所兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室

澳门科学一号卫星B星(Macao Science Satellite-1B; MSS-1B)于2023年5月21日通过中国长征二号丙火箭成功发射.其上搭载的太阳X射线探测仪(Solar X-ray Detector; SXD)于同年6月初开机运行.该探测器中的软X射线探测单元组(Soft X-ray Det... 详细信息

澳门科学一号卫星B星(Macao Science Satellite-1B; MSS-1B)于2023年5月21日通过中国长征二号丙火箭成功发射.其上搭载的太阳X射线探测仪(Solar X-ray Detector; SXD)于同年6月初开机运行.该探测器中的软X射线探测单元组(Soft X-ray Detection Units; SXDUs)由两个硅漂移探测器(Silicon Drift Detector; SDD)构成,其探测能谱的能量范围为0.7～24keV. SXDUs具备高能量分辨率,在5.9keV处的能量峰半高全宽为0.14keV,同时,探测器具高时间分辨率,能够以1秒的时间间隔记录能谱数据.本文结合地面标定实验及模拟分析,对MSS-1B/SXDUs探测数据进行标定,以获取准确的太阳软X射线能谱.标定后的太阳软X射线通量与静止环境观测卫星(Geostationary Operational Environmental Satellite; GOES)获取的通量数据一致.此外,初步能谱分析结果显示, MSS-1B/SXDUs不仅运行稳定,而且各项性能指标均符合预期设计,为深入研究太阳耀斑的动力学演化研究提供了可靠的观测数据.最后,搭载于澳门科学一号卫星的新型太阳X射线探测仪实现了太阳软X和硬X射线的同步观测,其宝贵的观测数据可为太阳活动研究作出贡献.

关键词：澳门科学一号卫星B星(MSS-1B) 标定太阳X射线探测仪能谱仪软X射线太阳耀斑太阳大气元素丰度

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自由活塞斯特林发电机气体静压轴承的承载特性

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轴承 2025年第1期 31-38页

作者：杨明卓牟健林明嫱洪国同中国科学院理化技术研究所中国科学院空间功热转换技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

气体静压轴承结合间隙密封技术作为自由活塞斯特林发电机的关键技术之一,可使动力活塞在高频往复运动中实现无接触支承,提高发电机的可靠性和使用寿命。为研究自由活塞斯特林发电机气体静压轴承的承载特性,基于轴向流动假设建立了理论模... 详细信息

气体静压轴承结合间隙密封技术作为自由活塞斯特林发电机的关键技术之一,可使动力活塞在高频往复运动中实现无接触支承,提高发电机的可靠性和使用寿命。为研究自由活塞斯特林发电机气体静压轴承的承载特性,基于轴向流动假设建立了理论模型,通过模型计算了不同条件下气体轴承提供的承载力,设计并搭建了一种气体轴承承载力测试装置,测试了气体轴承在不同供气压力、节流孔直径及数量下的承载力。理论模型与试验结果均表明:承载力与供气压力、节流孔数、节流孔径呈正相关;承载力随活塞与气缸间隙的减小而增大。在间隙一定的条件下,偏心率越大,承载力越大;仿真分析与试验结果具有较好的一致性,说明这种测试方法是可行的。

关键词：滑动轴承气体静压轴承发电机节流孔承载力数值模型

FY-3E电离层光度计数据的电离层及热层贡献的分离

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中国科学:地球科学 2025年第1期 171-183页

作者：江芳毛田王劲松胡秀清张效信付利平贾楠王天放中国科学院国家空间科学中心空间环境探测研究室天基空间环境探测北京市重点实验室中国科学院空间环境态势感知技术重点实验室国家卫星气象中心

2021年7月5日,远紫外气辉探测仪小型电离层光度计TRIPM随太阳同步晨昏轨道气象卫星FY-3E发射升空. TRIPM设置了三个通道,分别用以测量不同条件下的辉光:夜间通道用于测量O+和电子辐射复合产生的135.6nm辉光,白天/晨昏135.6nm通道用于测... 详细信息

2021年7月5日,远紫外气辉探测仪小型电离层光度计TRIPM随太阳同步晨昏轨道气象卫星FY-3E发射升空. TRIPM设置了三个通道,分别用以测量不同条件下的辉光:夜间通道用于测量O+和电子辐射复合产生的135.6nm辉光,白天/晨昏135.6nm通道用于测量有光照时的OI 135.6nm辉光,白天/晨昏N2LBH通道用于测量N2LBH辉光.由于轨道特征, TRIPM的探测数据主要分布在晨昏或者太阳天顶角较大的白天时刻.本文结合模拟计算,分析了这部分数据的时空分布特性.在此基础上,为了挖掘晨昏轨道电离层数据产品的应用价值,本文尝试利用模型将TRIPM在白天/晨昏135.6nm通道的测量数据进行电离层辐射复合贡献与热层光电子激发贡献的分离.这样做不仅可以提高O/N2的反演精度,同时还能得到相同时刻的电离层产品.研究结果显示,从测量数据中提取出的来自O+与电子辐射复合的135.6nm辐射与对应的GPS TEC数据具有相似的赤道异常驼峰结构特征及季节变化.而分离出来的来自热层光电子碰撞激发的135.6nm辐射,因不含辐射复合贡献,与N2LBH波段在获取O/N2时也极大程度地避免了电离层的影响.

关键词：远紫外气辉 135.6nm气辉辐射强度光电子激发辐射复合激发

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小水电站对赤水河连通性影响评估及恢复对策

湖泊科学 2025年第1期37卷 253-265页

作者：赵文通贺蔚赵先富陈锋张晶金小伟毛丰李正飞河海大学水利水电学院南京210098 水利部中国科学院水工程生态研究所水利部水工程生态效应与生态修复重点实验室武汉430079 中国水利水电科学研究院水生态环境研究所北京100038 中国环境监测总站北京100012 华威大学全球可持续发展研究所考文垂CV47AL 中国科学院水生生物研究所武汉430072

赤水河作为长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的重要组成部分,其生态连通性对于长江上游特有鱼类至关重要。但赤水河流域内广泛分布的小水电站严重影响了该区域的连通性。本研究收集了赤水河流域小水电站的空间位置、建设年份、装... 详细信息

赤水河作为长江上游珍稀特有鱼类国家级自然保护区的重要组成部分,其生态连通性对于长江上游特有鱼类至关重要。但赤水河流域内广泛分布的小水电站严重影响了该区域的连通性。本研究收集了赤水河流域小水电站的空间位置、建设年份、装机容量等详细信息,并采用树状水系连通性指数(DCI)、溪流连续性指数(SCI)、河流破碎化指数(CAFI)和新提出的改进的河流破碎化指数(CAFI M)全面评估小水电站对赤水河流域水系连通性影响的时空变化。研究发现,赤水河流域几乎每条河流都建有小水电站,主要分布在低阶河流。DCI和SCI指数表明,随着电站数量的增加,赤水河流域的连通性显著下降,中下游地区连通性低于上游地区。CAFI和CAFI M指数揭示了类似的趋势,随小水电站的建设河流破碎化程度不断加剧,特别是在习水河、大同河和桐梓河流域表现显著。CAFI M指数将小水电站的装机容量因素纳入考虑,能够更加全面准确地评估小水电站的影响。CAFI M指数相较于传统指标,对装机容量变化更为敏感,能有效反映大型电站的影响。根据CAFI M等指数评估结果,研究评估了赤水河流域内各小水电站障碍物的优先级,提出应优先整改位于高阶河流且装机容量大的电站,以最大程度地改善流域连通性。根据各指数评估结果,研究发现电站的位置和装机容量是决定其优先拆除顺序的关键因素,位于高阶河流且装机容量大的电站(如金阳、圆满贯等)的拆除对改善流域连通性效果最为显著。该研究全面评价了赤水河流域的连通性状况,提出了优化小水电站拆除的策略,为该流域生态修复提供了决策依据,对保护长江上游特有鱼类具有重要意义。本研究为小水电站对流域河网连通性的评估及恢复对策提供了理论基础和方法支持。

关键词：河流连通性小水电站改进的河流破碎化指数CAFI M 连通性指数赤水河流域

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天基光丝激光雷达光谱仪光学系统设计

中国激光 2023年第7期50卷 131-137页

作者：刘晓林刘勋李维张庭成孙德伟张丽蔺宇辉中国空间技术研究院北京空间机电研究所北京100094

为了实现光丝激光雷达系统的天基应用,开展了天基光丝雷达光谱仪光学系统设计,根据应用需求确定光谱仪光学系统构型主要由望远系统、狭缝、准直系统、平面光栅、成像系统构成;为了解决谱段宽可能引入的色差问题,光谱仪系统采用全反射结... 详细信息

为了实现光丝激光雷达系统的天基应用,开展了天基光丝雷达光谱仪光学系统设计,根据应用需求确定光谱仪光学系统构型主要由望远系统、狭缝、准直系统、平面光栅、成像系统构成;为了解决谱段宽可能引入的色差问题,光谱仪系统采用全反射结构设计;完成了光学系统与各项指标分析,通过设计可达到以下指标:光谱仪谱段范围为320~950 nm,光谱分辨率为2 nm,光谱仪最大色畸变为1.1μm(即0.07 pixel),3个像元内的能量集中度大于96%,光学传递函数MTF在3.7 lp/mm下可达到0.99。所设计的光谱仪系统可用于星载大气成分高分辨率光谱探测。

关键词：光学设计光丝激光光谱仪光学系统设计光谱分辨率

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陶瓷芯平板式毛细泵设计及试验

中国科学：技术科学 2021年第5期51卷 554-564页

作者：杨涛张明佳赵石磊高腾刘昭中国空间技术研究院北京空间机电研究所北京100094

为有效解决平板毛细泵蒸发器向补偿室的背向漏热问题,本文设计了一种在材料选择和内部结构构型上显著区别于传统平板毛细泵的新型平板毛细泵.材料选择方面,本文采用低热导的氮化硅陶瓷毛细芯,其导热系数仅为2.7 W/(m K),显著增大了蒸发... 详细信息

为有效解决平板毛细泵蒸发器向补偿室的背向漏热问题,本文设计了一种在材料选择和内部结构构型上显著区别于传统平板毛细泵的新型平板毛细泵.材料选择方面,本文采用低热导的氮化硅陶瓷毛细芯,其导热系数仅为2.7 W/(m K),显著增大了蒸发器与补偿室的热阻;同时氮化硅毛细芯孔径和孔隙率为0.5μm和70%,也明显优于传统金属毛细芯,有利于提升环路热管毛细传热极限.结构构型上,平板毛细泵外轮廓尺寸为82.0 mm×53.0 mm×16.0 mm,内部并列布置了8根柱状氮化硅毛细芯,柱状毛细芯外壁与蒸发器壳体内壁过盈配合,很好地解决了蒸汽槽道与补偿室的相互密封问题.试验测试了平板毛细泵环路热管的启动特性和传热性能.(1)水平姿态下,环路热管在5.0~20.0 W的启动负载下均能快速启动,且蒸发器无明显的过热现象;倾斜姿态时,环路热管在5.0 W启动负载下启动时间显著增长、启动温升明显增大,但启动负载加大至20.0 W后,启动特性恢复至水平姿态.(2)环路热管的传热极限和热流密度极限超过400.0 W和26.3 W/cm2,最小热阻值为0.018°C/W.

关键词：平板毛细泵背向漏热陶瓷毛细芯启动特性传热极限

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准噶尔盆地车排子凸起石炭系油气成藏主控因素及成藏模式

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岩性油气藏 2025年第1期37卷 126-136页

作者：桂诗琦罗群贺小标王千军王仕琛汪亮中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院

利用地震、测井、试油、岩心的铸体薄片和物性分析资料及物理模拟实验，探讨了准噶尔盆地车排子凸起石炭系油气成藏要素的配置关系、富集规律以及油气成藏主控因素，总结了成藏模式。研究结果表明：(1)准噶尔盆地车排子凸起石炭系储层... 详细信息

利用地震、测井、试油、岩心的铸体薄片和物性分析资料及物理模拟实验，探讨了准噶尔盆地车排子凸起石炭系油气成藏要素的配置关系、富集规律以及油气成藏主控因素，总结了成藏模式。研究结果表明：(1)准噶尔盆地车排子凸起石炭系储层岩性主要为凝灰岩、安山岩及角砾岩，储集空间主要为次生孔隙与裂缝，孔隙度多小于8%，渗透率多为0.1～10.0 mD，属于特低孔、超低渗储层。(2)研究区油藏富集运聚为“断-储-壳”3要素联合控制，深大断裂是油气垂向运移通道；风化淋滤作用改善了储层物性，为油气富集提供了有效储集空间；石炭系及其上覆泥岩均较致密，与裂缝发育的火山岩储层形成了良好的储盖组合；走滑断裂与盖层的配置关系对油气垂向与横向运移具有重要控制作用。(3)研究区油藏整体上具有“双源供烃、多体系输导、多类型盖层、多层系含油、多种油藏类型、复式含油气区”的特征。不同区域、不同深度的油藏具有明显的差异，横向上，近源为“断毯输导、侧向充注、近源风化壳成藏模式”，远源为“双源供烃、多种输导类型、硬壳封盖、远源断壳体成藏模式”；纵向上，浅部为“双源供烃、多种输导类型、硬壳封盖、浅部风化壳成藏模式”，深部为“双源供烃、断裂输导、致密岩层封盖、深部断缝体成藏模式”。

关键词：火山岩油藏物理模拟深大断裂风化淋滤作用双源供烃石炭系车排子凸起准噶尔盆地

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