空间科学学报

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钟佳, 邹自明, 吴坤, 徐寄遥, 陆阳, 孙龙昌, 袁韦

2026, 46(2): 265-280. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0046

摘要(801) HTML全文 (248) PDF 5079KB(51)

摘要:
赤道等离子体泡是日落后低纬电离层中形成的低电子密度空腔结构, 其演化过程会导致无线电信号闪烁与衰减. 对赤道等离子体泡的演化进行精准预测, 在空间天气研究及卫星通信领域意义重大. 提出一个基于SimVP (Simpler yet Better Video Prediction)框架的EPB演化预测模型, 通过曲靖站历史气辉观测图像学习EPB时空演化特征, 实现对未来演化的精准预测, 通过系统实验分析了关键参数对模型性能的影响. 结果表明, 时间分辨率设为3 min, 采用6 帧输入图和6 帧输出图的架构时模型性能最优(结构相似度为0.989, 峰值信噪比为34.704). 实验显示, EPB空间形态复杂度对预测精度影响显著, 而光污染干扰相对有限. 提出的模型具有较好的跨台站应用鲁棒性, 该模型不仅为EPB演化提供了数据驱动的高效预测工具, 还可为受污染气辉观测数据的修复提供技术支撑.

南北半球中纬度地区热层风场对2018年3月18日磁暴的响应特征

夏新淼, 姜国英, NEL Amoré Elsje, 朱亚军, 徐寄遥, 袁韦

2026, 46(2): 281-289. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0039

摘要(633) HTML全文 (199) PDF 3633KB(30)

摘要:
基于兴隆(XLON, 40.2°N, 117.6°E; 磁纬35°N)和南非Sutherland天文台(SAAO, 32.2°S, 20.48°E; 磁纬40.7°S)的地基Fabry-Perot干涉仪(FPI)观测数据, 结合热层–电离层–电动力学环流模型(TIEGCM), 系统分析了2018年3月18－19日磁暴事件期间南北半球中纬度地区热层风场的响应特征. 研究发现, 南半球热层风场对磁暴的响应较北半球更为显著. 在SAAO台站观测到显著的赤道向和西向风增强现象, 其中经向风最大速度达128.4 m·s^–1(赤道向), 纬向风最大速度达 –165.6 m·s^–1(西向). 与TIEGCM模拟结果的对比分析表明, 模型能够较好地再现观测数据的扰动趋势, 特别是在SAAO经向风和XLON纬向风的变化特征方面. 然而模型在风速定量预测方面仍存在一定偏差, 对SAAO东向纬向风存在低估现象, 而对XLON赤道向经向风则呈现高估趋势.

大尺度行进式热层与电离层扰动同步观测的事例对比

潘建宏, 蔡红涛, 闫旭, 胡坤, 杨璐冰, 青海银, 张世炜

2026, 46(2): 290-299. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0069

摘要(512) HTML全文 (203) PDF 5687KB(24)

摘要:
为了对比热层–电离层中相伴传播的大尺度行进式大气层扰动与大尺度行进式电离层扰动的传播特征差异, 利用CHAMP卫星可以同时共体跨纬度观测大气质量密度和电子密度的优势, 研究了2002年3月19日一对远距离相伴传播的LSTAD与LSTID事件. 在当日04:00－06:00 UT期间, 伴随着AE指数的突然显著增强, CHAMP卫星随即在北半球观测到了相伴传播的LSTAD与LSTID. 在04:00 UT以后大约6 h内, 这些大气质量密度与电子密度的扰动一直向南传播, 穿过赤道并进入南半球, 最终在南半球耗散消失. 此外, 地面GNSS台链的观测结果也印证了卫星观测到的LSTID的真实存在. 经过对比分析表明, 由于电子运动受到洛伦兹力的高度控制, 而中性粒子不受洛伦兹力约束, 所以由同一源区激发且相伴传播的LSTAD与LSTID沿子午向的水平传播速度表现出明显差异, 导致在同一轨道上同一时刻同一位置二者的相位并不相同甚至差别明显.

夜光云季起始时间的长期变化特征及其影响因素

孙韶阳, 郜海阳, 江百川, 李想, 闫美加

2026, 46(2): 300-311. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0035

摘要(587) HTML全文 (244) PDF 5837KB(23)

摘要:
夜光云作为形成于中高层(高度约83 km)大气的冰晶云, 其季节起始时间是研究极地中间层热力学与动力学耦合过程的重要参数. 基于1979－2023年多源观测数据, 系统分析了南北半球夜光云季节起始时间的长期演变特征, 并分析其与平流层纬向风场反转事件及太阳活动的相关性. 结果表明, 南北半球夜光云起始时间存在显著差异, 南半球的年际变幅(标准差22 d)约为北半球(11 d)的2倍, 这可能与半球间大气环流模态、重力波活动强度等热力和动力过程差异有关. 在南半球, 夜光云季起始时间与平流层纬向平均风的反转时间表现出极强的正相关关系; 对于北半球, 虽然呈现反相关特性, 但约60 d的相隔时间并不能直接判定二者的影响关系. 太阳活动(Lyman-α 辐射)对夜光云季节起始的调控也呈现半球不对称性, 北半球在2011年前与太阳活动呈一定的负相关, 后期因平流层动力背景转变而衰减, 南半球则表现为微弱响应, 表明太阳辐射效应与动力过程可能共同发挥作用. 此外, 多源数据在结果上的差异也表明, 不同探测体制和数据类型会对夜光云长期变化特性研究带来一定的不确定性.

基于Geant4模拟的嫦娥七号中子伽玛谱仪月表水含量反演模型

陈冠宇, 马涛, 张永强, 张岩, 黄永益, 吴柯汎

2026, 46(2): 312-319. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0144

摘要(448) HTML全文 (314) PDF 4341KB(45)

摘要:
嫦娥七号计划于2026年发射, 开展月球南极永久阴影区内的水冰探测是其重要的科学目标之一. 基于Geant4工具包构建嫦娥七号有效载荷月球中子伽玛谱仪(LNGS)的精细模型, 建立月表水含量与超热中子计数率之间的定量反演关系. 通过模拟银河宇宙射线(GCR)轰击月表产生的次级中子能谱, 结合中国散裂中子源(CSNS)的束流标定实验验证, 得到如下结果探测器建模的模拟效率与实验数据吻合良好(相对误差<6%); 探测器具备区分不同含水量土壤的能力; 月表水冰质量含量在0.01%～20%范围内时, 超热中子计数率随氢含量增加呈显著下降趋势, 其关系符合修正的Lawrence模型(R²=0.9993). 研究为嫦娥七号在轨数据解译提供了可靠的理论模型, 并为月球资源原位利用的探测技术发展奠定了基础.

基于宽度学习的HY-2微波散射计海面高风速订正

苏月, 张金鑫, 刘桂红, 马文韬, 于暘, 吴之恒, 汪胜, 杨晓峰, 光洁

2026, 46(2): 320-333. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0023

摘要(725) HTML全文 (316) PDF 5228KB(23)

摘要:
针对国产微波散射计高风速订正需求, 以2021－2022年9个台风的HY-2系列微波散射计观测资料为数据源, 以机载步频微波辐射计(Stepped Frequency Microwave Radiometer, SFMR)风速为参考真值, 通过时空匹配构建建模数据集, 并将其以7∶3随机划分为训练集与测试集; 基于轻量化的宽度学习系统(Broad Learning System, BLS)开展回归分析, 构建高风速订正模型. 模型测试结果表明: 订正后HY-2风速的均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)为4.47 m·s^–1, 比订正前提升了35%; 风速大于25 m·s^–1时, 订正后风速的RMSE为6.76 m·s^–1, 相比订正前的13.27 m·s^–1有了明显改善. 此外, 以2021年台风灿都为例进行对比分析, 结果显示订正后HY-2C最大风速从22.09 m·s^–1提高至32.73 m·s^–1, 并且风速廓线的对比进一步证实了本文模型的有效性.

基于双粗糙界面数值仿真模型的机载雷达山岳冰川介电虚部反演

沙子意, 朱迪, 白东锦, 徐国庆, 马剑英, 刘天澳

2026, 46(2): 334-347. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0052

摘要(550) HTML全文 (213) PDF 4643KB(17)

摘要:
冰川作为全球气候变化的关键指示体和重要的淡水资源, 其多物理参数的精准获取具有重要意义. 中国山岳冰川环境恶劣、地形复杂, 传统就位探测方法难以大面积连续监测. 星载冰川透视探测由于受分辨率制约和复杂地面杂波的干扰, 至今无业务化应用. 机载雷达空间分辨率高、探测方式灵活, 已成为冰川监测和研究的重要技术手段. 但机载雷达进行探测时, 依然面临冰表起伏和冰底复杂地形的影响, 例如冰表杂波干扰信号解译与参数反演; 冰底地形散射与冰内介电损耗耦合, 阻碍介电常数准确反演. 本研究结合机载超宽带雷达数据与伪谱时域(PSTD)数值模拟, 构建冰表–冰底双界面地形与介电参数耦合模型. 通过二维PSTD仿真揭示地形散射与介电损耗互作用机制, 提出基于动态范围分析的冰层介电常数虚部反演方法. 应用老虎沟12号冰川实测数据, 经迭代优化将虚部估计值收敛至6.0×10^–4, 相对误差为21%. 仿真与理论模型交叉验证表明, 该方法有效解耦地形与介电参数的协同干扰, 提升了复杂地形区冰川介电参数反演精度.

微重力下冷凝及传热研究进展

郭帅, 秦业超, 王鑫, 许波, 陈振乾

2026, 46(2): 348-361. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0028

摘要(1110) HTML全文 (301) PDF 5283KB(41)

摘要:
综述微重力下膜/滴状冷凝的研究进展, 揭示两相流传热机理及重力影响规律. 对于管内冷凝, 可采用重力无关准则数(Bond数与Froude数等)判断重力是否影响传热, 通过增加蒸汽质量流速和减小管径减弱重力影响, 分析微重力冷凝下传热关联式以指导工程设计. 对于滴状冷凝, 在微重力环境下可通过提高蒸汽流速、使用功能性表面结合气流吹扫去除冷凝液滴, 实现持续滴状冷凝. 当前微重力冷凝实验研究的发展因缺少长期连续微重力环境而受到限制, 需借助中国空间站和国际空间站开展长时间冷凝传热实验, 以弥补可重复实验数据的不足, 探索重力作用机制, 为空间两相换热系统提供理论支撑.

空间站高温柜材料实验过程中的传热分析

鲁鹏飞, 苏克显, 潘秀红, 罗兴宏, 于强

2026, 46(2): 362-370. doi: 10.11728/cjss2026.02.2024-0175

摘要(596) HTML全文 (208) PDF 5637KB(48)

摘要:
材料凝固过程中的温场对其最终的组织与性能有着重要影响. 由于空间与地面环境下热对流的不同, 其传热特性存在一定差异, 从而导致材料实验炉内温场分布也存在差异. 这使得在地面获得的控温参数无法直接应用到空间实验中, 进而对空间与地面材料实验条件的对等性造成影响. 为获得空间传热特征, 构建立了一个空间站高温材料实验炉三维传热数值计算模型并进行合理简化, 对地面实验和空间实验进行了温场的仿真模拟, 得到样品盒温度分布, 分析了在空间微重力环境与地面重力环境下传热参数的变化, 得出与实验条件相似的传热规律. 研究结果可为基于高温柜材料实验炉地基实验结果预测其空间温场分布提供研究参考.

临近空间大气风场星载Fabry-Perot干涉仪设计及仿真结果分析

孙翼然, 王后茂, 李鹏达, 刘玖, 王咏梅, 付利平, 黄聪, 宗位国

2026, 46(2): 371-379. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0041

摘要(607) HTML全文 (206) PDF 5865KB(33)

摘要:
Fabry-Perot干涉仪(FPI)是较为重要、广泛应用的临近空间风场探测手段, 为弥补中国在天基FPI测风方面的空白, 中国科学院国家空间中心研发了一种星载FPI测风仪. 对此星载FPI测风仪的光学、结构与温控设计、光学仿真及结果进行分析. 根据宽波段的探测需求, 分析光学设计, 并对其成像系统进行像质评估. 基于光学仿真数据, 对星载FPI仪器进行风速反演与精度分析, 在557.7 nm和762.0 nm两个波段的风速误差分别为–1.722 m·s^–1和–2.3672 m·s^–1, 表明该星载仪器设计符合测风要求. 根据仪器的结构设计特点和成像部分温控方案, 提出一种平移式滤光片切换装置, 采用梯形螺杆加微型减速步进电机或微型直线电机驱动. 进而探讨了仪器核心组件标准具的控温精度与测风误差的关系, 采用了主被动相结合的设计, 降低温度变化对结果的影响, 并进行了仿真验证.

基于自适应增强算法的卷积神经网络单粒子翻转容错方法

罗熙, 周晴, 江源源

2026, 46(2): 380-391. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0025

摘要(609) HTML全文 (243) PDF 3925KB(21)

摘要:
空间辐射环境下的单粒子翻转效应严重威胁着星载智能系统的可靠性, 传统的三模冗余和周期性擦写等容错方法存在资源开销大、功耗高等问题. 提出一种基于自适应增强算法的轻量化容错方法(AB-FTM), 通过该方法构建ResNet20/32/44异构弱模型集成架构, 结合动态权重调整机制, 不仅显著减少参数规模(相比于原始ResNet110缩减18.2%), 而且提升了分类精度与鲁棒性, 增强了容错能力. 在CIFAR-10, MNIST, EuroSAT和Galaxy10 DECals数据集上的实验验证表明, 当0.032‰ 比例的参数发生单粒子翻转时, AB-FTM较ResNet110三模冗余的准确率分别提升53.25%, 63.49%, 57.67%和47.43%, 显著优于传统三模冗余方案. 该方法为未来空间科学卫星使用星载智能系统提供了兼顾可靠性、轻量化与计算效能的新型解决方案.

某舱外载荷设备热控设计及验证

齐晓巧, 朱清淋, 杨雷, 乔志宏

2026, 46(2): 392-402. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0050

摘要(361) HTML全文 (166) PDF 5726KB(28)

摘要:
为了解决某舱外载荷设备在轨运行时因温度波动导致频率稳定性和传递精度下降的问题, 提出一套以被动热控为主、主动热控为辅的高效热控方案. 方案采用单相液冷冷板作为主散热面, 10单元多层隔热组件进行全方位包覆, 并利用高导热材料实现高效热传导; 同时辅以加热片与TEC半导体陶瓷片进行精确控温. 通过有限元仿真分析高低温工况下的温度分布并进行优化设计, 将关键部件温度变化控制在±0.5 K以内. 地面常温热平衡实验和在轨数据结果表明, 该方案有效抑制了温度波动对载荷设备的干扰, 显著提升了设备整体温度均匀性, 使光电二极管等敏感器件工作于最佳温度范围(25～50℃), 舱外载荷温度敏感器件温度变化速率优于0.1 K·min^–1, 满足了高精度时频传输系统的在轨稳定性要求, 可为同类航天载荷设备热控设计提供重要参考.

电缆对感应式磁强计性能影响的仿真与试验

朱林杉, 周斌, 张天宇, 薛永亮, 程炳钧, 陶然, 谢玉静, 翁成翰

2026, 46(2): 403-412. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0037

摘要(560) HTML全文 (236) PDF 5879KB(21)

摘要:
针对感应式磁强计线圈与前置放大电路间长电缆信号传输带来的性能影响问题, 首次建立感应线圈–电缆–前置放大电路的电路等效模型, 通过仿真分析与试验验证揭示电缆长度对传感器噪声频率分布的影响规律. 理论分析表明, 电缆对传感器灵敏度影响有限, 高频段(>1 kHz)噪声水平会随着电缆长度的增加而显著提高. 在以10～1000 Hz频带宽度, 30 fT·Hz^1/2 (1 kHz) 的噪声水平为目标的感应式磁强计样机基础上, 验证电缆长度变化时噪声的变化规律. 试验结果表明, 电缆长度由0 m增至30 m时, 噪声转折频点由7.5 kHz前移至2 kHz, 同时高频噪声(10 kHz)水平提升6倍. 研究发现, 电缆长度增加对感应式磁强计噪声影响较为显著, 具体表现为低频段噪声略有改善, 高频段噪声急剧恶化, 可以通过包含电缆参数的理论模型进行设计和预测. 本研究为空间探测感应式磁强计在长电缆应用场景下的工程实现提供了关键参数依据.

鹊桥二号中继星阵列中性原子成像仪定标方法

邵金发, 常远, 余庆龙, 张贤国, 路立, 谢众, 兰舰, 于贤彩, 贾帅, 黄晨曦, 刘黎军, 孙越强, 赵勋峰, 耿浩, 薛长斌

2026, 46(2): 413-422. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0112

摘要(348) HTML全文 (166) PDF 6513KB(30)

摘要:
鹊桥二号中继星阵列中性原子成像仪(GENA)是中国首台月基磁层中性原子全景遥感成像载荷, 旨在通过高时空分辨率观测数据为研究地球磁层亚暴注入触发机制、磁尾能量转化机制及地球磁暴的产生过程等提供科学数据支持. 该阵列中性原子成像仪创新地将飞行时间法与二维编码调制成像技术相结合, 实现了单粒子事件精确探测及大尺度高分辨的磁层中性原子遥感成像. 鹊桥二号中继星阵列中性原子成像仪可用于测量4～200 keV H原子和8～250 keV O原子, 且能量分辨率优于1 keV@10 keV. 同时, 其仪器视场角大于20°×45°, 中性原子遥感图像分辨率优于0.5°. 为准确标定阵列中性原子成像仪的上述性能指标, 开展阵列中性原子成像仪定标方法研究. 通过加速器束流定标测试验证阵列中性原子成像仪对中性原子的种类鉴别及能量测量能力, 通过光学定标测试验证阵列中性原子成像仪视场覆盖范围及生成图像的分辨率. 定标测试结果表明, 阵列中性原子成像仪对H原子和O原子的测量能力可覆盖设计指标.

面向星载应用的高性能图像压缩核设计与实现

傅志宇, 张学全

2026, 46(2): 423-435. doi: 10.11728/cjss2026.01.2025-0021

摘要(745) HTML全文 (271) PDF 4619KB(19)

摘要:
为了满足航天应用中图像数据高效存储与传输的需求, 基于FPGA设计并实现了一种符合CCSDS 122.0-B-1标准的星载高性能图像压缩核. 充分考虑算法特性与实现平台特点, 设计了新颖的编码控制逻辑与数据组织结构. 针对压缩效率这一关键指标, 设计了段大小为256的算法实现架构, 压缩效率处于同类应用前列. 通过分段压缩机制, 有效防止了误码扩散, 并支持压缩质量连续调节与图像渐进传输. 针对扫描与编码环节的性能瓶颈, 提出了全并行扫描及动态优化并行编码方法, 实测编码效率提高约50%. 压缩核支持图像最大尺寸4096×4096 pixel, 最大位深度16 bit. 通过实际测试, 压缩核吞吐率可达90.64 ×10⁶ sample·s^–1, 可满足大部分航天任务的图像压缩需求.

嫦娥七号电场探头等离子体环境物理验证试验

翁成翰, 周斌, 李磊, 谢良海, 何昕馨, 朱林杉, 薛永亮, 阮荣慧

2026, 46(2): 436-443. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0137

摘要(449) HTML全文 (238) PDF 5885KB(36)

摘要:
月球表面在太阳风和阳光的作用下会带电, 表面电位的差异在月球表面形成不同尺度的电场环境, 这是月球表面物质迁移的主要机制之一, 嫦娥七号电场探头将在月球表面首次实现原位电场探测. 电场探头的基本原理是等离子体电探针原理, 将探针电流钳制在特定值上, 根据等离子体伏安特性曲线, 探针的电位是确定的, 不同探针的电位差是电场在等离子体上形成的电位差. 进行等离子体伏安特性曲线测量是探针设计的关键. 针对电场探头, 提出了探头在等离子体环境中的物理特性的验证试验的设计. 借助地面的低能等离子体模拟装置开展这一试验, 进行了固定电流的驱动和扫描电流的测量, 试验结果表明, 嫦娥七号电场探头能够正确反映模拟装置内部的等离子体环境, 并得到稳定的伏安特性曲线, 证明电场探头在月面工作时可以通过对探针电流的驱动实现获取等离子体电位的功能, 探头的物理特性通过试验得到充分验证.

嫦娥七号中能质子探测器的定标及仿真分析

侯东辉, 张珅毅, 沈国红, 张贤国, 权子达, 王丽萍, 袁斌, 张焕新, 王春琴, 朱桂平, 方美华

2026, 46(2): 444-453. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0109

摘要(247) HTML全文 (137) PDF 5734KB(40)

摘要:
嫦娥七号着陆器月表探测分系统搭载的双向中能质子探测器是国际首次实现月表双指向中能质子探测, 可以提供月表朝天和对地向中能质子的能谱数据(0.03～30 MeV), 为月球粒子辐射环境建模以及载人登月辐射防护等提供重要的数据支撑. 针对中能质子探测器地面定标的特殊问题, 利用电子加速器实现质子等效能量的标定, 结合高能质子穿透后的沉积能量实现全能段验证, 并通过加速器实验与仿真相结合的方法量化电子污染抑制能力. 研究表明, 探测器能量刻度偏差优于3%; 抗电子污染能力在1.4 MeV及以下, 优于94%; 朝天向探头几何因子平均值为0.053 cm^–2·sr^–1; 对地向探头几何因子平均值为0.3041 cm^–2·sr^–1. 定标结果为在轨数据反演提供了可靠基础, 所建立的定标仿真体系对未来月球及深空带电粒子探测器校准具有重要借鉴意义.

嫦娥七号低能离子与低能电子探头设计与地面定标

苏斌, 孔令高, 高俊, 刘超, 张爱兵, 吕玉龙, 王文静, 马利媛

2026, 46(2): 454-464. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0095

摘要(451) HTML全文 (194) PDF 3052KB(25)

摘要:
低能离子和低能电子探头作为嫦娥七号探测器着陆器月表环境探测系统的组成单机, 主要用于开展月表低能带电粒子就位探测, 为揭示太阳风与月表的相互作用与耦合机制, 研究月表空间环境微观结构的形成机理提供关键背景数据, 并为月球科研站的空间环境评估及保障提供科学支撑. 低能粒子和低能电子探头采用相同的传感器设计方案, 利用半球形静电分析器与非对称式静电偏转板实现对月表低能带电粒子的大视场和宽能量范围探测, 利用可变几何因子功能实现大通量动态范围. 采用地面标准等离子体束源对两台探头的性能进行详细定标. 定标结果显示, 低能离子低能电子探头可实现0.001～30 keV能量范围的等离子体探测, 能量分辨率优于15%, 通量探测范围可覆盖7个数量级, 探测视场为90°×360°, 角度分辨率优于15°×22.5°, 所有技术指标均满足任务要求.

嫦娥七号月壤水分子分析仪地面定标试验方法

李想, 卢文振, 裘桢炜, 崔珊珊, 郭美如, 任正宜, 孙健, 罗朋威, 张小平, 陈锐, 许振宇, 姚路, 阮俊, 张驰, 陈侃, 李妍, 曹乃亮

2026, 46(2): 465-474. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0151

摘要(703) HTML全文 (251) PDF 8200KB(78)

摘要:
月球极区水冰探测对揭示月球演化、支撑未来月球科研站建设至关重要. 然而, 通过现有遥感手段与返回样品难以精确获取其赋存形态、含量及来源. 嫦娥七号(Chang’E-7)飞跃器将搭载月壤水分子分析仪(LUWA), 首次对月球南极永久阴影区水冰开展就位探测. 本文分析了LUWA的组成、原理及其与水冰钻取装置协同实现“钻探采样－接样密封－加热分析”的探测过程. 为确保载荷在轨实现高灵敏度、宽动态范围的水冰含量探测和高精度水同位素分析, 针对三个测水功能模块搭建了地面定标试验装置, 提出了定标方法; 围绕整机性能指标, 搭建了月壤水冰就位探测模拟试验平台, 模拟极区水冰的钻采、接样、密封、加热与分析全过程, 为在轨月壤水冰含量等数据反演提供重要支撑.

面向月球南极水冰原位探测的微定量采样定标方法

陈西忍, 唐钧跃, 金光昊, 袁润祺, 罗石琳, 张志恒, 刘子恒, 田野, 姜生元, 贺怀宇, 李健楠, 巩雪鉴

2026, 46(2): 475-487. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0108

摘要(496) HTML全文 (224) PDF 8281KB(61)

摘要:
受现有遥感探测原理的固有局限, 月壤中水冰的真实赋存状态与精准含量仍无法直接判别, 亟须开展原位验证. 中国探月工程嫦娥七号任务计划在月球南极开展水冰探测, 由巡视器搭载的月壤挥发分测量仪通过微量取样装置实现月壤的原位定量采集. 月表工况的复杂性与不确定性易导致采样质量离散性较大, 而采样过程中机–壤温差及机械作用引发的水冰升华损失会进一步降低探测精度. 为保障挥发分测量仪探测数据的可靠性, 提出采样量和水冰损失定标方法, 采用气相沉积法制备月壤水冰模拟物, 并利用自研定标装置完成采样量定标试验. 初步结果表明, 不同粒径级配的月壤模拟物采样量存在显著差异, 后续将深入研究多因素耦合作用下月壤水冰采样的物理机理, 为嫦娥七号在轨数据的精准判读与科学解译提供高置信的物理响应参数谱.

嫦娥七号月表尘埃探头地面定标方法与试验

李存惠, 庄建宏, 王鹢, 崔泽成, 汪加洁, 宗朝, 魏永强, 张海燕

2026, 46(2): 488-496. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0116

摘要(437) HTML全文 (186) PDF 2855KB(32)

摘要:
嫦娥七号探测器将在月球南极区域的艾特肯盆地着陆, 开展月球南极月表环境的综合探测与研究. 其中月表尘埃探头将对极区撞击坑附近自然悬浮的尘埃粒径、速度以及累积质量通量等关键特性参数进行原位测量. 为实现高精度的科学探测, 开展了系统的地面定标试验. 其中粒径定标采用单颗粒自由落体方法, 结合中性滤波片等效测试方案, 实现了1～5000 µm粒径范围的覆盖. 试验结果显示, 粒径反演误差不超过17%. 速度定标通过自由落体颗粒在不同高度下的飞行时间测量, 测速误差在13%以内. 通量定标采用溶液滴定法获得了石英晶体微量天平的质量灵敏度, 三方向质量灵敏度均在10^–9 g·Hz^–1·cm^–2量级, 线性度良好, 同时建立了温度–频率修正曲线, 以支持在轨数据的归一化处理. 定标结果表明, 尘埃探头各项性能指标满足月球南极极端环境下的探测需求, 所建立的定标方法和反演模型为后续在轨科学数据的解译提供了可靠依据.

嫦娥七号月震仪载荷定标方法

温哲, 欧阳浩, 李伟良, 张盛泉, 刘越, 张亚男, 许晴, 李瑞琨, 王小庆, 王娟, 邱立波, 郑福, 李少卿, 梅云飞, 曹印国, 屈少波, 金鹏飞, 王秋, 宋奥辉, 游庆瑜, 刘骅锋, 杨双, 张金海

2026, 46(2): 497-506. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0121

摘要(538) HTML全文 (233) PDF 7172KB(63)

摘要:
嫦娥七号任务计划在月球南极部署中国首台自主研制的月震仪, 用于监测天然月震与陨石撞击等事件激发的振动信号, 并开展为期八年的科学探测. 为保障月震仪在月球极端环境下的测量精度与长期工作的稳定性, 需建立系统的定标方法, 以确保其关键参数与技术指标符合科学探测与数据反演的要求. 依据地面地震计入网技术标准, 结合月震仪的带宽、动态范围、震级测量范围等性能要求, 设计了涵盖幅频响应、灵敏度及其误差、自噪声、量程等关键指标的地面定标试验方案. 此外, 针对在轨运行需求, 设计了月面在轨自主定标方案, 并提出基于人工震源的月面定标方法. 研究构建了完整的月震仪功能与性能定标体系, 为月震仪从地面验证到在轨运行各阶段提供了系统的性能测试与评估依据, 为后续获取高精度月震数据并开展科学解析奠定了重要基础.

嫦娥七号任务测月雷达定标方法及实现

李玉喜, 沈绍祥, 卢伟, 唐传军, 李士东, 李忠鹏, 何望栋, 方广有

2026, 46(2): 507-519. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0102

摘要(597) HTML全文 (223) PDF 5179KB(66)

摘要:
嫦娥七号搭载的测月雷达旨在探测月球次表层结构. 为确保探测数据的有效性, 并提升数据解译的准确性与一致性, 提出一套适用于航天级穿透雷达的系统定标方法, 包括全系统增益标定与系统传递函数标定等. 基于该方法, 对测月雷达进行系统定标, 明确其在轨运行的最优参数配置. 在此参数设置下, 雷达系统各项性能指标均达到设计要求: 低频通道与高频通道的系统增益分别为171.02 dB与169.70 dB, 分别满足400 m与40 m探测深度的需求. 所获取的接收时变增益曲线及系统传递函数经模拟月壤试验验证, 可为月面探测科学数据提供有效的校准基准. 该定标方案可为未来深空探测任务中的雷达系统校准提供技术参考与范式.

嫦娥七号宽谱段红外光谱成像分析仪中长波谱段的定标方法及误差分析

王梅竹, 刘成玉, 桂裕华, 徐睿, 金健, 王蓉, 杨扬, 谢佳楠, 刘馨泽, 郭冰梅, 何志平

2026, 46(2): 520-530. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0143

摘要(493) HTML全文 (254) PDF 10237KB(46)

摘要:
嫦娥七号任务轨道器拟搭载宽谱段红外光谱成像分析仪(Wide-band InfraRed Imaging Spectrometer, WIRIS), 将获取覆盖可见至长波红外(0.45～10 µm)的月球表面高光谱图像与热辐射信息, 为月球表面矿物成分识别、热环境与水/羟基探测等科学研究提供数据. 相比现有月球环绕光谱探测载荷, 为提升对硅酸盐矿物克里斯蒂安森特征(Christiansen Feature)、分子水等关键波段的定量反演能力, WIRIS在继承天问一号火星矿物光谱分析仪设计的基础上, 将高光谱成像谱段拓展至中长波红外(3.3～10 μm), 并通过同步温度测量, 有效降低了3 μm波段水/羟基特征反演中的热校正不确定性. 本文围绕WIRIS新拓展的中长波谱段定量化应用需求, 提出适应该波段的光谱、辐射与几何定标方法, 并结合实验数据分析了定标过程中的误差来源与不确定度. 研究结果可为WIRIS中长波红外数据的物理量反演及科学应用提供关键的技术支撑与方法基础.

嫦娥七号月球微波成像雷达地面标定方法

岳海霞, 王宇, 王沛, 矫远波, 黄译, 吕志鹏

2026, 46(2): 531-539. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0119

摘要(495) HTML全文 (223) PDF 2501KB(33)

摘要:
探月工程四期嫦娥七号搭载的月球微波成像雷达未来在轨运行后, 不会在月面布控定标器, 因此无法实现在轨外场定标. 为确保获得月面高精度影像数据, 提出了一种地面标定方法. 该方法结合雷达系统内定标+内场性能标定, 在地面测试中通过在全温环境下测量内定标网络温度特性获取内定标精度、内定标通道一致性, 在暗室中获取内定标常数, 借助暗室构建内场无线收发环境实现系统发射和接收通道绝对收发增益和收发通道稳定度的精确标定. 地面标定获取的基础数据可用于在轨内定标常数、绝对和相对辐射精度、极化通道一致性等指标的校准, 为高分辨率月面探测提供保障.

嫦娥七号国际月球天文台相机(ILO-C)的观测任务与科学定标

薛随建, 赵丹, SINGH Gaurav, PARKER Quentin, 金霄, 王飞洋, 陈晓, 苏萌, 冯麓, DURST Steve

2026, 46(2): 540-547. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0158

摘要(441) HTML全文 (182) PDF 3139KB(49)

摘要:
月球具有稀薄的外逸层、无大气湍流干扰以及稳定的表面环境, 为天文学观测, 尤其是在可见光和紫外波段, 提供了独特而优越的平台条件. 这些特性使得长时间、连续且不受地球大气影响的观测成为可能. 作为嫦娥七号任务的国际合作载荷之一, 国际月球天文台相机(ILO-C)项目旨在充分利用月球观测环境的优势, 从独特的月基视角深化对银河系及更广阔宇宙空间的观测与认知, 同时在天文科学素质教育方面发挥示范作用, 并为未来月基天文观测台相关技术提供在轨验证. ILO-C 相机将安装于嫦娥七号着陆器的+y舱板上, 随任务经历飞行、绕月和着陆等不同阶段. 针对上述任务阶段, 本文系统探讨了相机在轨科学定标方案的设计与实施, 重点包括基础定标、色度定标和流量定标等关键环节, 并给出可用于交叉检验的观测与标定路径. 项目最终科学产出的质量, 在很大程度上依赖于对科学定标策略的合理规划与有效执行. 理想情况下, 期望实现任务飞行阶段的在轨开机观测, 以覆盖更大范围的观测天区, 并与其他空间及地面天文观测项目开展交叉比对与验证.

单台站地磁Kp_est指数数据集(2022－2024年)

王晶, 钟秋珍, 罗冰显, 王霄, 赵明亮, 程永宏, 沈华

2026, 46(2): 548-555. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0131

摘要(821) HTML全文 (355)

摘要:
2011年中国科学院国家空间科学中心建立了中国科学院空间环境监测网, 地磁台站分别位于漠河、北京、廊坊、三亚、富克. 通过融合处理这5个地磁台站磁通门磁力仪H分量监测数据, 发展一种可以有效识别地磁规则日变化, 反映地磁扰动季节变化和地方时效应, 并且适合中国地磁台网分布特性的估算地磁指数Kp_est. 本数据集包含2022－2024年5个地磁台站的地磁指数Kp_est, 能够改变目前官方Kp指数发布延迟2周无法满足业务需求的现状, 为空间天气预报服务提供数据支撑.

内蒙古四子王站宇宙线μ子计数数据集(2023－2025年)

程永宏, 钟秋珍, 庄淳孛, 师立勤, 宋小超, 王晶, 沈华, 未历航

2026, 46(2): 556-566. doi: 10.11728/cjss2026.02.2025-0133

摘要(660) HTML全文 (332)

摘要:
内蒙古四子王站μ子望远镜的探测对象是到达地面的次级宇宙线μ子. 该μ子望远镜的48个探测单元产生的μ子信号, 经过放大、甄别、整形处理后, 被传送至FPGA逻辑电路进行方向符合计算, 产出原始μ子计数, 再经过气压修正计算, 形成15个方向的μ子计数校正值数据集, 时间分辨率为1 h. μ子望远镜探测数据可灵敏反映宇宙线的日变化、长期变化, 以及日冕物质抛射引发的福布斯下降短时扰动现象. 本数据集时间从2023年5月至2025年4月, 处于第25太阳活动周高年期间, 可为太阳爆发及其在行星际的扰动传播、地磁响应过程研究提供宝贵的数据资源, 同时可为空间天气预警提供数据支撑.

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