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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

基于BiLSTM-Attention的F_(10.7)指数预测模型与中国自主数据集的应用

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空间科学学报 2024年第2期44卷 251-261页

作者：闫帅楠李雪宝董亮黄文耿王晶闫鹏朝娄恒瑞黄徐胜李哲郑艳芳江苏科技大学镇江212003 中国科学院云南天文台昆明650216 中国科学院国家空间科学中心北京100190 北方信息控制研究院集团有限公司南京211153

F_(10.7)指数是太阳活动的重要指标,准确预测F_(10.7)指数有助于预防和缓解太阳活动对无线电通信、导航和卫星通信等领域的影响.基于F_(10.7)射电流量的特性,在双向长短时记忆网络(Bidirectional Long Short-Term Memory Network,BiLSTM... 详细信息

F_(10.7)指数是太阳活动的重要指标,准确预测F_(10.7)指数有助于预防和缓解太阳活动对无线电通信、导航和卫星通信等领域的影响.基于F_(10.7)射电流量的特性,在双向长短时记忆网络(Bidirectional Long Short-Term Memory Network,BiLSTM)基础上融入注意力机制(Attention),提出了一种基于BiLSTM-Attention的F_(10.7)预报模型.在加拿大DRAO数据集上其平均绝对误差(MAE)为5.38,平均绝对百分比误差(MAPE)控制在5%以内,相关系数(R)高达0.987,与其他RNN模型相比拥有优越的预测性能.针对中国廊坊L&S望远镜观测的F_(10.7)数据集,提出了一种转换平均校准(Conversion Average Calibration,CAC)方法进行数据预处理,处理后的数据与DRAO数据集具有较高的相关性.基于该数据集对比分析了RNN系列模型的预报效果,实验结果表明,BiLSTM-Attention和BiLSTM两种模型在预测F_(10.7)指数方面具有较好的优势,表现出较好的预测性能和稳定性.

关键词： F_(10.7)预报双向长短时记忆网络注意力机制 L&S数据集

FAST所受PMT基站电磁干扰及用频防护方法综述

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电波科学学报 2024年第4期39卷 602-623页

作者：王健赵一博杨铖郝玉龙士亚菲张海燕孙建民骆丁菱天津大学微电子学院天津300072 天津大学青岛海洋技术研究院青岛266200 山东海洋信息感知与传输工程技术研究中心青岛266200 中国科学院国家天文台北京100101 射电天文技术国家重点实验室北京100101 河北射电天文技术重点实验室石家庄050081 贵州无线电监测站贵阳550001 贵州省网络与信息安全测评认证中心贵阳550001

为确定500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)与其周边公众移动通信(Public Mobile Telecommunications,PMT)系统的电磁兼容(electromagnetic compatibility,EMC)特性,本文综合论述了FAST宁静区内中国移动、中国联通和中国电信三大运营商所属PMT基站对其产生的电磁干扰。首先,从射电天文业务的频谱划分谈起,论述了射电天文业务干扰源类型,引出了其运行保护标准,进而针对FAST详细说明了FAST宁静区的用频法规和保护要求;其次,分析了ITU-R建议电波传播预测与干扰分析方法,并通过实地测量验证了该方法的适用性,进一步针对性地分析了PMT基站的电磁辐射传播特性,综合评估了FAST宁静区内PMT基站的干扰情况:FAST宁静区域90.24%的PMT基站在一定程度上均会对FAST产生干扰,而在所选分析条件下,仅有43.14%的数据符合FAST保护要求;最后,针对PMT基站干扰信号的抑制和消除,分析了常用的射电天文射频干扰抑制方法,同时为保障FAST免受PMT基站干扰,从FAST和PMT基站的角度出发论述了可行的用频防护措施,并基于实施难度、经济成本、策略收益和通信质量4类指标建立了防护方法的评估体系,对所提防护方法进行了实例说明。上述研究成果可为保障FAST的安全观测提供技术基础。

关键词： FAST 公众移动通信(PMT) 电磁兼容(EMC) 传播损耗电磁防护

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太阳抵近探测计划——观测位置的新突破

上海航天(中英文) 2024年第05期 1-10页

作者：林隽陆希陈雨豪黄帆张珅毅张艺腾周斌葛振华刘鎏田晖何建森程鑫陈鹏飞白先勇季海生刘佳佳张晓世中国科学院云南天文台中国科学院天文大科学研究中心中国科学院大学天文与空间科学学院云南省太阳物理与空间目标监测重点实验室上海卫星工程研究所中国科学院国家空间科学中心昆明理工大学材料科学与工程学院中国科学院微小卫星创新研究院北京大学地球与空间科学学院南京大学天文与空间科学学院中国科学院国家天文台中国科学院紫金山天文台中国科技大学地球与空间科学学院云南大学物理天文学院

太阳抵近探测计划（SCOPE）旨在突破高温和强辐射防护、长距离运载、远距离轨道控制和先进载荷等一系列极限技术，将探测器投送至距太阳中心仅有5个太阳半径的位置上，深入太阳大气层进行探测，研究太阳附近极亮、极热的深空探测“无人... 详细信息

太阳抵近探测计划（SCOPE）旨在突破高温和强辐射防护、长距离运载、远距离轨道控制和先进载荷等一系列极限技术，将探测器投送至距太阳中心仅有5个太阳半径的位置上，深入太阳大气层进行探测，研究太阳附近极亮、极热的深空探测“无人区”，在全新的位置上对太阳进行超近距离原位探测和遥感观测，针对磁场和等离子体结构实现空间分辨率优于0.1"的观测。探测器将穿越太阳爆发磁重联电流片，显微观测太阳爆发磁结构，原位探测磁重联电流片、日冕物质抛射与激波以及各类带电粒子，以推动揭示太阳爆发理论机理。探测器将在最靠近太阳的区域显微监测和探测日冕中尺度小于0.1"的纳耀斑、光球中尺度小于0.06"的磁场和速度场结构及其演化特征，确认日冕加热机制；探测太阳风重离子电荷态，确认太阳起源及加速机制。探测器还将在最接近太阳的区域内与原位探测日冕磁场，显微观测太阳极区磁场和等离子体结构和演化特征；揭示太阳附近尘埃分布特征，进入无尘埃区，确定太阳系尘埃盘内边界。困扰太阳物理界近百年的两个科学难题，即太阳爆发机理难题和日冕加热与太阳风加速机理难题，随着该计划的顺利实施将被破解；在最接近日心的位置处实现日冕磁场，包括太阳极区磁场原位探测“0到1”的突破也将实现。本文将介绍SCOPE的背景、科学目标和预期产出、有效载荷以及卫星平台关键技术。

关键词：太阳爆发磁场磁重联中高能粒子原位探测热防护深空通信

一种顾及时空变化的BDS PPP多路径误差建模方法

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大地测量与地球动力学 2024年第8期44卷 804-809页

作者：罗浩范永昭叶世榕夏凤雨李昭沙智敏江俊飞武汉大学卫星导航定位技术研究中心武汉市430079 中国科学院上海天文台上海市200030 广东电网有限责任公司电力科学研究院广州市510620

根据BDS GEO、IGSO、MEO三种星座卫星轨道运行特性,使用多路径误差半天球格网点模型(multi-point hemispherical grid model,MHGM)和恒星日滤波(sidereal filtering,SF)方法建立BDS混合星座的多路径误差改正模型。使用该模型改正多路径... 详细信息

根据BDS GEO、IGSO、MEO三种星座卫星轨道运行特性,使用多路径误差半天球格网点模型(multi-point hemispherical grid model,MHGM)和恒星日滤波(sidereal filtering,SF)方法建立BDS混合星座的多路径误差改正模型。使用该模型改正多路径误差后,BDS精密单点定位(precise point positioning,PPP)的载波相位验后残差显著减小,E、N、U方向定位精度分别提升41%、37%、38%,收敛速度整体提升31%。

关键词： BDS 多路径误差精密单点定位多路径误差半天球格网模型恒星日滤波

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从地震到星震

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第8期54卷 27-48页

作者：路瑞鹏高勇胡岩来小禹李洪波卢吉光邵立晶王平汪卫华王维扬夏铖君胥恒徐仁新徐世庆岳汉赵里郑小平周恩平邹远川北京大学理论与应用地球物理研究所北京100871 北京大学科维理天文与天体物理研究所北京100871 中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026 湖北第二师范学院天文学研究中心武汉430205 中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院高能物理研究所北京100049 温州大学数理学院温州325035 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 扬州大学引力与宇宙学研究中心扬州225009 南方科技大学地球与空间科学系深圳518055 华中科技大学物理学院天文系武汉430074 华中师范大学天体物理研究所武汉430079

探索强引力场情形下致密物质的存在形式伴随着人类认识和发展量子论与引力论的历程,也是当今天文学和物理学领域的热点话题.主序恒星耗尽自身核能源后将会残留这类物质构成的致密天体,进而为多信使天文学提供可靠的观测目标.若致密天体... 详细信息

探索强引力场情形下致密物质的存在形式伴随着人类认识和发展量子论与引力论的历程,也是当今天文学和物理学领域的热点话题.主序恒星耗尽自身核能源后将会残留这类物质构成的致密天体,进而为多信使天文学提供可靠的观测目标.若致密天体的质量不够大、自引力不足以强到塌缩成黑洞,则星核所有原子核可能会挤成一团而表现为“巨核”,即观测到的脉冲星.限于低能强相互作用的认识,虽然尚未定论这类极致密物质的本质,但是有明确的观测证据表明丰富的极端天体物理事件(如伽马射线暴、快速射电暴等)跟巨核紧密相关.值得注意的是,脉冲星往往具有固态的组成部分,在内部应力积累达到某个临界值时将会自然地发生星震.这一事件很可能跟地震类似,并诱发天体的剧烈活动.在回顾了致密星的研究历史和争议后,本文简述地震现象,探讨地震与星震的相似性,进而介绍与脉冲星相关的众多观测现象以及星震的理论模型,最后总结并展望相关研究的未来.希望此文能够促进地震学和天体物理学的交叉融合,期待借助于更高精度多信使天文观测最终揭晓巨核的本质,从而加深关于低能强力的理解.

关键词：脉冲星地震星震核物质全球地震

用于多模态非线性光学显微成像的增益管理放大全光纤飞秒激光技术

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光子学报 2024年第8期53卷 130-139页

作者：雷如梦李中超李孝燊苏俊昌刘伟中山大学物理与天文学院珠海519000 中山大学理学院深圳518000 深圳综合粒子设施研究院深圳518000

基于增益管理非线性放大的机制,求解非线性薛定谔方程和速率方程对脉冲在增益光纤中的传播过程进行仿真,研究了脉冲在增益光纤中的演化过程。结果表明,优化预啁啾量和种子光强度,可改变脉冲在增益光纤中的增益曲线。在动态增益曲线与非... 详细信息

基于增益管理非线性放大的机制,求解非线性薛定谔方程和速率方程对脉冲在增益光纤中的传播过程进行仿真,研究了脉冲在增益光纤中的演化过程。结果表明,优化预啁啾量和种子光强度,可改变脉冲在增益光纤中的增益曲线。在动态增益曲线与非线性效应的共同作用下,输出光脉冲的频谱会迅速展宽数倍并带有线性啁啾,进而脉冲可被压缩至近傅里叶变换极限。为验证该超短脉冲产生方式的可行性,采用仿真结果中的最佳参数设置,成功设计并搭建了一台高能量、短脉宽、高质量的超快光纤光源。该光源可实现中心波长为1060 nm、重复频率为35 MHz、平均功率为267.4 mW以及脉冲宽度仅为39.5 fs的激光输出,与仿真结果高度一致。同现有的超短脉冲产生方式相比,本实验装置的结构更简单、造价更低、装置更紧凑、产生光束品质更佳。

关键词：多模态非线性光学显微成像增益管理非线性放大线性啁啾极端光谱展宽超短脉冲

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用脉冲星的脉冲序号复现坐标时方法

仪器仪表学报 2024年第2期45卷 184-192页

作者：刘民童明雷平劲松刘文彪方海燕周庆勇帅平何克亮北京东方计量测试研究所北京100094 中国科学院国家授时中心西安710600 中国科学院国家天文台北京100101 北京师范大学物理学系北京100875 西安电子科技大学空间科学与技术学院西安710126 西安测绘研究所西安710054 钱学森空间技术实验室北京100190 中国空间技术研究院西安分院西安710100

为实现包括地球和地球以外的时间统一,需要运用相对时间观的两种时间来替代目前时间计量体系中的标准时间,这两种时间分别是:原时和坐标时,其中坐标时可溯源到脉冲星时间基准上。为构建简单的本地轨道参数历表,阐明分层嵌套的空间包含关... 详细信息

为实现包括地球和地球以外的时间统一,需要运用相对时间观的两种时间来替代目前时间计量体系中的标准时间,这两种时间分别是:原时和坐标时,其中坐标时可溯源到脉冲星时间基准上。为构建简单的本地轨道参数历表,阐明分层嵌套的空间包含关系,形成时间相对统一的观点。从计量角度,提出了一种脉冲星复现坐标时的理论,运用相对时间观中的时间和空间不可分割观点,归纳了统一时间的广域坐标系所必须具备的基本特征,强调了原点观者的特殊性,提出了基于原点观者的脉冲星脉冲序号和初始历元的定义方法。首先,把一组脉冲星的脉冲序号约定为坐标时基准,用来复现坐标时,约定一组脉冲星的脉冲周期为固定的常数数组,约定后不再测定,常数的单位仍是国际单位制[秒],常数可理解为脉冲序号的坐标时间隔与[秒]之间换算的系数。然后,基于平面电磁波模型,把脉冲星的脉冲电磁波经过原点的时刻与脉冲序号一一对应,于是原点观者的坐标时与连续的脉冲序号成为线性函数关系,最后,分析了脉冲星稳定特点,给出了以一组序号为变量的脉冲星集合稳定性判据。

关键词：脉冲星原时坐标时脉冲序号空间守时系统空间计量

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毫赫兹手征引力波背景的类轴子场起源

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第7期54卷 148-157页

作者：丁可忆付成杰徐宝屿张云龙中国科学院国家天文台北京100101 安徽师范大学物理与电子信息学院芜湖241002 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049 中国科学院大学国际理论物理中心(亚太地区) 北京100190 中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学科学学院杭州310024

引力波探测打开了探索天体物理和宇宙学中基本问题的新窗口.本文简要介绍了手征引力波背景的早期宇宙起源,面向空间引力波探测器LISA、太极和天琴等所对应的毫赫兹频段.本文对比了在宇宙早期辐射主导时期,类轴子-暗光子耦合和类轴子-引... 详细信息

引力波探测打开了探索天体物理和宇宙学中基本问题的新窗口.本文简要介绍了手征引力波背景的早期宇宙起源,面向空间引力波探测器LISA、太极和天琴等所对应的毫赫兹频段.本文对比了在宇宙早期辐射主导时期,类轴子-暗光子耦合和类轴子-引力子耦合两种模型中由类轴子场产生的手征引力波谱,并讨论了具有引力陈-西蒙斯耦合的轴子单场暴胀机制.数值计算了在不同模型下产生的引力波频谱形状及红移到今天的峰值频率范围,并讨论了由陈-西蒙斯拓扑项引起的引力波信号宇称破缺效应.

关键词：手征引力波类轴子场早期宇宙