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2015年  第35卷  第3期

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论文
日球层内外能量中性原子的探测
谢克强
2015, 35(3): 253-292. doi: 10.11728/cjss2015.03.253
摘要(1604) PDF 15415KB(1177)
摘要:
能量中性原子(Energetic Neutral Atoms, ENA, 简称能原子)是指在日球层内外空间, 拥有>0.1keV动能的原子.在此空间领域并没有温度>106K的中性气体, 但却充满动能>0.1keV的正离子.因此能原子A应该是A+离子与原地稀薄气体B原子或分子交换电荷所产生的, 即A++B→A+B+. 电荷交换涉及极小的动能变化, 新生的能原子A和离子B+基本上各自保持原有动能. 离子B+随即被当地磁场俘获, 能原子A则脱离磁场约束并携带其原属离子群的成分和能量信息而直线运动, 成为遥测空间等离子体的有效媒介. 美国人造卫星 IBEX (Interstellar Boundary Explorer) 直接探测得到来自日球层以外星际空间的能原子, 大幅延伸了利用能原子遥测空间等离子体的领域. 本文据此论述了空间能原子的发现, 综述了探测空间能原子的基本概念与实例、取得的主要成果、仪器设计和研制进展以及未来空间利用能原子遥测的发展趋势.
日球层物理和太阳系探测
质子辐射带辐射中心区域模型
陶宏任, 林瑞淋, 师立勤, 刘四清, 张效信, 龚建村
2015, 35(3): 293-305. doi: 10.11728/cjss2015.03.293
摘要(1674) PDF 3288KB(1323)
摘要:
利用AP-8和CRRESPRO质子辐射带模式数据库, 比较了二者在磁赤道面上计算结果 的差异并给出其差异原因. 利用AP-8模式数据库数据, 建立起质子辐射带函数形式的辐射中心区域模式, 包括各能道全向微分通量峰值所对应的L值(Lc) 随能量E的变化模式以及各能道全向微分通量峰值Jmax随能量E的变化模式. 利用RBSP A卫星REPT望远镜在磁赤道面上的高能质子观测数据, 分别与 AP-8模式、CRRESPRO模式及本文所得辐射中心区域模式计算结果进行比较, 发现在78.9, 102.6和208MeV三个能道上, RBSP A卫星观测所得各能道全向微分 通量明显偏大, 而Lc与AP-8或本文辐射中心模式所得结果基本一致; RBSP A卫星也观测到CRRESPRO Quiet模式所得的隐性第二质子辐射带结构.
多GNSS全球电离层建模特性及其精度检验
赵文娇, 王虎, 党亚民, 白贵霞
2015, 35(3): 306-314. doi: 10.11728/cjss2015.03.306
摘要(1217) PDF 14054KB(4093)
摘要:
分别以GPS单系统和融合BDS, GPS, GLONASS 三系统两种方案, 采用载波相位平滑 伪距观测值和球谐函数, 构建了全球电离层延迟模型并进行了对比和分析. 本文以GPS单系统和融合三系统两种方法反演了2014年1月每日电离层变化过程, 解算得出了频间偏差的月综合产品, 并对结果进行了对比和分析. 事实上, 三系统融合不仅增加了可观测的卫星数, 而且改善了穿刺点的几何分布. 分析结果表明, 三系统融合反演全球电离层在精度上优于GPS 单系统, 均有5~10TECU的提高. 计算得到的频间偏差结果显示, GPS优于GLONASS, BDS稳定性则较次之.
红精灵发光光谱的数值模拟研究
江芳, 黄朝艳, 张华龙, 李小银, 王咏梅
2015, 35(3): 315-323. doi: 10.11728/cjss2015.03.315
摘要(1265) PDF 1816KB(19296)
摘要:
红精灵是发生在雷暴层云顶的一类大气瞬态发光现象, 是能量由对流层耦合到中高层大气的直接证据. 其发光光谱研究是了解整个事件对中高层大气能量注入的重要手段, 有助于认识事件发生区域的大气电离度及事件过程的能量电子分布, 进一步为研究红精灵的产生机制提供重要信息, 同时为大气辐射背景资料研究提供重要依据. 本文利用Boltzmann方程求解了电场作用下弱电离气体中电子能量分布的时变函数, 以此为基础, 模拟计算了红精灵各典型发射带的光谱强度. 模拟计算结果表明, 约化电场E/N越强, 电子获得的能量就越多, 高能电子也就越多, 致使撞击中性大气产生的辐射光强就越强; 模拟显示红精灵光辐射谱分布从远紫外直至近红外.
基于MF-DFA的极低频瞬态事件多重分形分析
姜苏, 张其林, 黄凯丽, 陈媛, 苏建峰, 秦微
2015, 35(3): 324-329. doi: 10.11728/cjss2015.03.324
摘要(1050) PDF 975KB(1141)
摘要:
利用三个测站实测极低频全球闪电活动背景信号南北及东西方向磁场分量资料, 应用多重分形方法对极低频瞬态事件发生时前1s背景信号中的长程关联性及多重分形特征进行了分析. 发现极低频瞬态事件发生时, 最大脉冲前1s背景信号南北及东西方向磁场均具有长程关联性和多重分形特征. 其中南北方向最小标度指数0.15 < amin< 0.22, 分形谱宽度1.09 < Δa < 1.51; 东西方向最小标度指数0.23 < amin< 0.59, 分形谱宽度0.75 < Δa < 0.99. 多重分形谱参数Δa和amin可以很好地自动识别Q-burst发生.
微重力和空间生命科学
微重力下胶原蛋白纤维化及羟基磷灰石结晶的初步研究
王静, 蓝鼎, 王育人, 戴国亮, 孔黎明
2015, 35(3): 330-335. doi: 10.11728/cjss2015.03.330
摘要(1001) PDF 1977KB(1191)
摘要:
在长期空间飞行过程中, 骨质丢失是一个严重问题. 羟基磷灰石(HAP)晶体是骨骼的主要成分, 骨骼中的胶原蛋白纤维在HAP生长结晶过程中起到关键作用. 研究了胶原蛋白纤维化过程在模拟微重力和常重力条件下的变化, 对以胶原 蛋白纤维作为模板生长出的HAP晶体形貌进行了观察. 结果表明, 不同浓度胶原蛋白溶液中形成的胶原蛋白纤维, 其内部孔隙数量和尺寸在模拟微重力条件下要明显大于常重力条件下, 胶原蛋白纤维内部孔隙的分布也不同于常重力条 件下的结果. 以模拟微重力条件下形成的胶原蛋白纤维为模板生长出的HAP 晶体主要为立方体状, 而以常重力条件下形成的胶原蛋白纤维为模板生长出的 HAP晶体形貌主要为板状. 该结果有助于未来进一步阐明空间骨质丢失的机理.
微重力燃烧实验火焰结构显示和全场温度测量的原理样机
王静, 孙志斌, 代斌, 戴国亮, 孔黎明, 王宝瑞
2015, 35(3): 336-342. doi: 10.11728/cjss2015.03.336
摘要(1053) PDF 5777KB(2029)
摘要:
用于空间燃烧实验的设备要求轻重量、小尺寸和多功能. 将纹影法、彩虹纹影偏折法与差分干涉法相结合, 研制了可用于火焰结构显示和全场温度测量的原理样机. 该原理样机具有重量轻、尺寸小、模块化和多功能等特点. 通过微重力落塔实验, 检验了利用纹影法测量火焰结构的功能, 同时在常重力条件下检验了利用彩虹纹影偏折法和差分干涉法测量火焰全场温度的功能. 结果表明, 火焰结构分辨率不低于1mm, 火焰温度测量结果精确, 相对误差小于2%. 该原理样机将提升空间燃烧的观察方法, 有助于未来空间燃烧实验的开展.
空间探测技术
A Carrier Synchronization Algorithm for Autonomous Radio Receiver in Deep Space
Song Qingping, Liu Rongke
2015, 35(3): 343-349. doi: 10.11728/cjss2015.03.343
摘要(1013) PDF 586KB(1263)
摘要:
The carrier synchronization algorithm of the autonomous radio for deep space is studied. When the signal modulation is unknown, this paper improves the existing universal carrier synchronization loop for multiple modulations, expands the frequency tracking range of the loop, proposes a Tong detection-based M-ary Phase Shift Keying (M-PSK) signal locking detection algorithm to rapidly and effectively determine whether the current phase discrimination mode matches the modulation mode, so as to independently choose whether to switch the phase discrimination mode. Through theoretical analysis and comparison, it is described that the total detection probability of the algorithm proposed in this paper is significantly higher than the probability of single lock detection. Simulation results show that the algorithm has high detection probability and low computational complexity at a low signal to noise ratio.
ROPP反演软件算法及其精度分析
王大钊, 白伟华, 孙越强, 孟祥广, 王冬伟, 李伟
2015, 35(3): 350-355. doi: 10.11728/cjss2015.03.350
摘要(1281) PDF 1861KB(1159)
摘要:
介绍了ROPP反演软件中无线电掩星反演的算法与精度分析. 采用COSMIC卫星2008年1 月1日全天的附加相位数据, 反演得到折射率、温度、压强与湿度等参数, 并与CDAAC 相应结果进行对比. 实验结果表明, 在30km高度以下, 折射率、压强和湿度的相对 误差在2%以内, 温度误差不超过2K.
高精度高动态星模拟器研究
王凌云, 王博, 张国玉, 孙高飞
2015, 35(3): 356-361. doi: 10.11728/cjss2015.03.356
摘要(1324) PDF 1795KB(1016)
摘要:
给出了高精度高动态星模拟器系统组成和总体结构, 提出一种基于亚像素显示技术提高动态星模拟器星点位置显示精度从而减小星点几何中心与能量中心位置偏差的新方法. 针对动态星模拟器高动态性要求, 提出一种快速精确检索全天球导航星的新方法, 将已知SAO (Smithsonian Astrophysical Observatory) 星表进行分区, 计算当前姿态四元数并分析航天器视轴所在区域, 对于距离视轴较远区域停止搜索和匹配, 很大程度上缩小了导航星搜索范围, 进而缩短了全天球恒星遍历所需时间. 软件测试结果表明, 此快速检索法可使全天球导航星的选取速度提高近10倍.
极月轨道上太阳电池阵外热流规律分析
宋馨, 张有为, 刘自军, 斯东波
2015, 35(3): 362-367. doi: 10.11728/cjss2015.03.362
摘要(1438) PDF 1112KB(1216)
摘要:
准确的月球表面温度分布模型对于开展月球探测具有重要意义. 目前有关月球表面温 度模型还缺乏对完整月球表面温度分布的计算方法研究. 本文建立了一套计算完整月球表面温度的方法, 其中月球阳面温度采用Racca模型直接计算得到; 对于月球阴面, 将其沿纬度方向划分为若干区域, 每个区域的地表土壤采用一维非稳态热传导模型, 根据嫦娥三号着陆器太阳电池阵在轨环月阶段的温度数据, 修正得到月球表面土壤导热系数、密度及比热容, 通过数值计算求解一维非稳态热传导方程, 得出任意时刻月球阴面表面温度随时间的变化. 嫦娥三号着陆器太阳电池阵环月阶段热分析结果与在轨温度符合较好, 初步说明本文建立的完整月球表面温度计算方法正确可行. 基于本文方法计算得到整个月球表面温度分布, 进一步研究了极月轨道太阳电池阵外热流变化规律.
航天器可应用实时以太网分析
邱爱华, 张涛, 顾逸东
2015, 35(3): 368-380. doi: 10.11728/cjss2015.03.368
摘要(1249) PDF 2338KB(10486)
摘要:
在航天器上应用以太网的目的是借助以太网的灵活性, 获得方便 的通信接入及数据传输的高带宽, 并且能适应控制领域通信的实 时性和确定性. 实时以太网的确定性、通信调度机制和传输特征是其满足航天器网络通信特性需求的主要判定依据. 通过分析航天器数据通信特点, 对比实时以太网通信调度策略, 得出应用于航天器的实时以太网应具备时间同步、强实时性、确定性、高带宽、多数据类型、双通道冗余及兼容标准以太网等特征.

期刊介绍

ISSN 0254-6124       CN 11-1783/V

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