留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2021年  第41卷  第5期

显示方式:
前沿动态
Spitzer在银河系人马臂发现断裂结构
王海名
2021, 41(5): 691-691.
摘要:
TESS发现振荡红巨星遍布整个天空
王海名
2021, 41(5): 691-691.
摘要:
ESA总结欧洲遥感卫星在轨30年科学成果
范唯唯
2021, 41(5): 692-692.
摘要:
NASA发现最可能揭示月球深层奥秘的月表区域
韩淋
2021, 41(5): 692-692.
摘要:
Mars Express长期火星大气研究取得新发现
韩淋
2021, 41(5): 692-692.
摘要:
NASA研究发现气候变化导致高层大气冷却和收缩
范唯唯
2021, 41(5): 693-693.
摘要:
发展战略
中国空间站建设稳步推进
韩淋
2021, 41(5): 694-695.
摘要:
NASA航天服研发滞缓或导致2024年载人登月目标落空
韩淋
2021, 41(5): 695-695.
摘要:
俄罗斯发射国际空间站新舱段——科学号多功能实验舱
范唯唯
2021, 41(5): 696-696.
摘要:
研究论文
第23太阳活动周太阳极紫外辐射与磁暴相关性分析
孙晓英, 段素平, 刘维宁
2021, 41(5): 697-703. doi: 10.11728/cjss2021.05.697
摘要:
统计第23个太阳活动周内中等及以上强度(Dstmin<-50nT)的磁暴事件,线性拟合分析磁暴主相DDstmin和达到DDstmin前一个表征太阳极紫外辐射强度的F10.7之间的相关性.结果表明:随着太阳极紫外辐射增强,DDstmin<-50nT的磁暴出现的总数增多,在弱、中等和强太阳极紫外辐射条件下,其数量分别为56,84和85;随着太阳极紫外辐射增强,强磁暴(-200nT ≤ Dstmin<-100nT)和大磁暴(Dstmin<-200nT)发生的数量和相对发生率呈增长趋势,尤其是大磁暴数目(1,4,12)和相对发生率(1.79%,4.76%,14.12%)明显呈增长趋势;大磁暴(|Dstmin|)与太阳极紫外辐射(F10.7)之间存在中度正相关关系,其相关系数为0.532,并且主要体现在大磁暴(|Dstmin|)与强太阳极紫外辐射(F10.7)之间的中度正相关性,其相关系数为0.582.大磁暴与强太阳极紫外辐射之间的相关性可为空间天气预报提供参考依据.
第23太阳活动周热层大气密度对太阳辐射指数F10.7响应的模拟研究
唐成, 李嘉巍, 张效信, 王文斌, 于超
2021, 41(5): 704-714. doi: 10.11728/cjss2021.05.704
摘要:
利用NCAR-TIEGCM计算了第23太阳活动周期间(1996—2008年)400km高度上的大气密度,并统计分析大气密度对太阳辐射指数FF10.7的响应.结果表明,在第23太阳活动周内,大气密度的变化趋势与太阳辐射指数FF10.7的变化趋势基本一致,但是大气密度在不同年份、不同月份对太阳辐射指数FF10.7的响应存在差异.第23太阳活动周内太阳辐射极大值和极小值之比大于4,而大气密度的极大值与极小值之比则大于10.太阳辐射低年的年内大气密度变化不到2倍,而太阳辐射高年的年内大气密度变化可达2倍甚至3倍.大气密度与FF10.7指数在北半球高纬的相关系数比南半球高纬的相关系数大.在低纬地区,太阳辐射高年大气密度与FF10.7指数的相关系数比低年的大.不同纬度上,大气密度与太阳辐射指数FF10.7的27天变化值之间的相关系数都大于其与81天变化值之间的相关系数.
磁层高能粒子运动的Fokker Planck方程位置项扩散系数研究
楚伟, 秦刚, 许嵩, 黄建平, 泽仁志玛, 申旭辉
2021, 41(5): 715-723. doi: 10.11728/cjss2021.05.715
摘要:
利用准线性理论计算了磁层高能粒子运动的Fokker Planck方程在可观测相空间的位置项扩散系数,并与绝热不变量径向扩散系数进行对比分析.研究发现:位置项扩散系数随径向距离呈现R6的比例关系快速增大.相同径向距离条件下,由于空间位置项z分量的作用,高纬度地区的位置项扩散系数小于低纬度地区.通过与径向扩散系数对比发现,两者具有相同的量级,但两者的相对大小需要根据具体的扰动形态进行分析.此研究对使用测试粒子模拟磁层高能粒子运动,尤其是根据引导中心理论,利用蒙特卡洛方法求解磁层高能粒子运动的Fokker Planck方程,建立磁层空间高能粒子运动的精细化模型具有重要意义.
地磁暴恢复相中间层低热层高纬温度响应
罗钦顺, 李婧媛, 吕建永, 苏烨, 魏光纯, 李正, 武业文, 何昉, 余尧
2021, 41(5): 724-736. doi: 10.11728/cjss2021.05.724
摘要:
利用TIMEGCM模拟了2005年9月10日至20日由日冕物质抛射引起的地磁暴事件,研究了此地磁暴恢复相高纬度中间层低热层(MLT)区域温度的变化,揭示了磁暴恢复相时温度、垂直风、总加热项和NO辐射冷却的内在联系.结果表明:地磁暴恢复相刚开始时,温度对磁暴的响应在晨侧为负扰动(降温),在其他地区都为正扰动(增温);随着磁暴的恢复,整个北半球都变为正的温度扰动(增温).这种高纬MLT区域的温度响应主要与垂直风密切相关.当垂直风为正时,总加热为负,增温减弱;当垂直风为负时,总加热为正,增温变强.辐射冷却特别是NO辐射冷却作用在热层被称为恒温器,降低了磁暴期间80%的热层增温.但是,在MLT区域NO辐射冷却作用不明显,一般比总加热项小一个量级,对温度响应造成的影响较小.
极向运动极光结构和喉区极光光学观测特征的对比分析
刘映妤, 邢赞扬, 冯惠婷, 陈相材, 张清和, 韩德胜
2021, 41(5): 737-745. doi: 10.11728/cjss2021.05.737
摘要:
利用中国北极黄河站高时间分辨率的三波段全天空成像仪极光观测数据,联合太阳风和行星际磁场等观测,分析了极向运动极光结构(PMAFs)和喉区极光的形成及演化特征.研究发现:一系列PMAFs与喉区极光事件同时出现在观测视野中,其中PMAFs主要发生在日侧极隙区极光卵赤道向边界的极向一侧,沿东西方向分布,点亮后向高纬运动;喉区极光紧靠PMAF一侧发生,从极光卵赤道向边界向低纬延伸,沿南北方向分布,点亮后向高纬偏西方向运动;观测期间PMAFs发生频率高于喉区极光;当PMAFs与喉区极光同时出现时,PMAFs可以与喉区极光几乎同时出现或略晚于喉区极光出现,持续时间较喉区极光短.观测结果表明:与PMAF相对应的磁层顶重联过程和与喉区极光对应的磁层顶凹陷导致的磁重联过程在日侧磁层顶上的相邻区域分别发生,两种极光事件的形成过程相对独立,可能不存在相互触发关系.
中低纬电离层不同季节地磁暴响应的事例分析
李维新, 陈艳红, 袁天娇
2021, 41(5): 746-759. doi: 10.11728/cjss2021.05.746
摘要:
利用中国中低纬台站漠河(53.5°N,122.3°E)、北京(40.3°N,116.2°E)、武汉(30.5°N,114.2°E)和三亚(18.3°N,109.6°E)的电离层观测数据,对比分析了4个台站电离层参数在2015年不同季节4个地磁扰动事件期间的变化特征.结果表明,4个磁暴事件期间电离层的响应特征并不完全一致,有着明显的季节特征,春季、夏季和秋季电离层以负相扰动为主,冬季以正相扰动为主.分析发现,中性成分O/N2的降低与电离层负相扰动有关,但三亚地区的负相扰动还与扰动发电机电场相关.正相扰动的机制在不同事件中并不相同,穿透电场可能是引起春季磁暴事件期间电离层短时正暴效应的原因,而冬季长时间的正暴效应则是扰动电场和中性风共同作用的结果.
基于SABER的平流层顶温度的时空特征分析
王淼, 李正, 吕建永
2021, 41(5): 760-768. doi: 10.11728/cjss2021.05.760
摘要:
利用SABER探测器2002—2017年超过一个太阳活动周的数据,以大气垂直方向上40~60km的最大温度作为平流层顶温度(Tsp),分析50°S—50°N Tsp的时空分布特征.结果表明:Tsp具有明显的纬度特征和季节特征,在赤道和南北半球夏季温度较高,而在南北半球冬季的40°—50°纬度附近温度有最低值.再利用EOF方法分析Tsp,发现其第一模态的解释率达91%,且时间系数与平流层顶高度相关性最大,为-0.75,与平流层顶臭氧体积混合比相关性约0.49,与日地距离相关性为0.44,与太阳活动性(太阳活动指数,太阳黑子数)的相关性约0.33.依据该相关关系,进一步分析各变量原始场,发现Tsp和平流层顶臭氧体积混合比的纬度变化近似相反;与日地距离的季节变化有明显的负相关,约-0.81,且这种相关性与日地距离有弱的正相关关系;年平均Tsp在2002—2017年的变化约为2K,与F10.7的相关系数为0.6,在南北纬20°附近与太阳活动指数F10.7的相关性最大,约0.74.
基于氧气A波段临近空间大气温度反演的贝叶斯与最小二乘法对比
杨晓君, 李叶飞, 王后茂, 王咏梅, 付建国
2021, 41(5): 769-777. doi: 10.11728/cjss2021.05.769
摘要:
基于氧气A波段的临边辐射模拟数据进行临近空间大气温度廓线的反演,分析比较了贝叶斯和最小二乘两种不同反演算法的特点.80km以下,信噪比为66~337时:基于贝叶斯理论反演的三条谱线761.59,762.2,764.05nm的反演误差平均值分别为5.52,3.94,4.73K;采用最小二乘法的反演误差平均值分别为10.57,7.04,8.80K.信噪比为6~34时:基于贝叶斯理论反演的三条谱线的反演误差平均值分别为18.27,12.18,18.27K;采用最小二乘法的反演误差平均值分别为103.18,68.79,85.98K.研究结果表明,基于贝叶斯理论的反演方法,利用先验信息对反演结果进行约束和修正,在有噪声的情况下获得了更合理的解,从而提高了反演精度和抗干扰能力.这为星载探测临近空间大气温度的算法研究和开发提供了参考,也为提高光谱仪器信噪比并进而提高温度反演精度提供了理论基础.
太赫兹火星大气临边探测仿真研究
王振占, 王文煜, 董晓龙, 刘璟怡, 张德海
2021, 41(5): 778-786. doi: 10.11728/cjss2021.05.778
摘要:
对火星大气进行连续高分辨率观测是研究火星大气物理和化学过程的重要手段.太赫兹临边探测技术通过测量火星大气中的风和光化学循环中的重要气体(CO,O3,H2O,H2O2等)提高对火星的认知.针对火星大气遥感的探测需求,分析了300~1000GHz频段的频谱特征.针对探测卫星对于载荷质量、功耗等参数的要求,提出一个560GHz频段的火星大气太赫兹临边探测仪设计方案,并利用辐射传输模型ARTS中的行星工具箱进行仿真.仿真结果显示:火星大气温度的反演精度优于4K,其中45km高度以下优于2K;H2O丰度的反演精度在90km以下优于50%,30km以下优于2%;H2O2的反演精度在40km以下优于50%;O3的反演精度在50km以下优于60%;大气风速度的反演精度在65km以上优于5m·s-1,最高可以达到2m·s-1.研究结果表明,利用太赫兹波段的吸收谱线可以很好地探测火星大气中各成分的丰度、变化趋势以及中高层大气的风,可为后续火星表面及大气探测提供参考.
月球氦-3资源的原位开采热释放行为研究
宋洪庆, 杜恒畅, 张杰, 马冬宇, 张贤国, 寇珏
2021, 41(5): 787-792. doi: 10.11728/cjss2021.05.787
摘要:
月球氦-3资源的原位利用不仅可以解决深空探测的能源供给问题,而且能够极大地减少深空探测的成本.选取钛铁矿作为月壤的代表矿物,建立了氦-3原子以空位和间隙两种缺陷赋存于钛铁矿中的分子动力学模型,阐述了不同温度下氦-3原子在钛铁矿中的扩散和释放行为.模拟计算结果表明:当氦-3在钛铁矿中扩散时,这些原子倾向于聚集成气泡.根据氦-3释放量随温度的增长率,整个加热释放的过程可以划分为两个阶段.月球氦-3资源原位开采的最优加热温度应在1000K以上,该温度下以不同形式赋存的氦-3均可以大量释放.
星载辐照剂量深度分布探测仪设计
孙莹, 张斌全, 张效信, 张鑫, 张申毅, 沈国红, 常峥, 王春琴, 孙越强, 宗位国, 郭建广, 薛炳森, 张立国, 陈强, 张如意
2021, 41(5): 793-799. doi: 10.11728/cjss2021.05.793
摘要:
空间带电粒子对在轨航天器会产生辐照剂量效应,严重时可导致星载设备及航天器等的性能衰减及寿命下降,因此采用了星内多点多方位的辐照总剂量探测技术.在中国首次采用深度剂量监测方案.每个探头设置5个剂量监测点,对应屏蔽厚度分别为0(开窗),1mm,2.5mm,3.5mm,6mm的铝结构,探测剂量总量程为2×106rad (Si),最高灵敏度为1rad (Si).所设计的星载辐照剂量深度分布探测仪可以对卫星在轨遭受的辐照剂量进行实时监测和预警,其探测结果用于研究星内剂量深度分布,对卫星载荷在轨工作状态进行分析评估,并为后续卫星的抗辐照加固设计提供依据.
北斗MEO卫星辐射剂量探测数据缺失值处理方法
郭兴亮, 崔瑞飞, 朱亚光, 田超, 姜健民, 岳甫璐
2021, 41(5): 800-807. doi: 10.11728/cjss2021.05.800
摘要:
针对北斗MEO卫星辐射剂量探测数据出现连续性缺失的问题,开展缺失值处理方法研究.提出一种叠加正弦波的线性样条回归方法,即引入样条函数,对各数据连续缺失的时间段进行分段处理,每段样条采用叠加正弦波的线性方程填充缺失值.结果表明:利用该方法处理缺失值,每段样条中填充曲线与探测曲线在增长趋势、周期性波动等方面具有较高的一致性;相比前向插值法和线性插值法,其填充值与真实值误差更小,关联性更高.该方法较好地解决了数据连续缺失的问题,形成了完整性好、准确性高的北斗MEO卫星辐射剂量数据集,为后续数据的发布、建模和可视化展示等奠定了基础.
综合孔径射电望远镜冗余基线可见度噪声相关性对灵敏度的影响
张荣玉, 阎敬业, 武林, 吴季
2021, 41(5): 808-818. doi: 10.11728/cjss2021.05.808
摘要:
综合孔径射电望远镜可见度噪声之间的相关性不但影响灵敏度的大小,而且影响阵列冗余对灵敏度的优化作用.本文研究对可见度噪声相关性起决定性作用的两个主要因素:目标场景亮温分布和接收机等效噪声温度,并利用仿真方法进行验证.通过灵敏度仿真实验,证明经过阵列冗余优化可以实现对灵敏度的优化,并且优化程度受到冗余基线可见度噪声之间相关性的影响.
全柔性空间机器人基于虚拟力的输出反馈有限维重复学习控制及振动抑制
付晓东, 陈力
2021, 41(5): 819-827. doi: 10.11728/cjss2021.05.819
摘要:
探讨了基座、关节、臂均存在柔性情况下,空间机器人关节轨迹运动及多重柔性振动的主动控制和主动抑制问题.结合线性弹簧、扭转弹簧、简支梁及假设模态法,利用拉格朗日方程建立了基座、关节、臂全柔性影响下的空间机器人系统动力学模型,利用奇异摄动法,将模型分解为关节运动慢变子系统与关节柔性振动快变子系统.为控制慢变子系统中载体姿态、关节刚性运动并且抑制臂的柔性振动,依据虚拟控制力的概念,设计了基于有限维傅里叶级数解析周期信号的输出反馈重复学习算法.李雅普诺夫直接法证实了上述控制器的稳定性.为了抑制快变子系统中基座和关节的柔性振动,分别采用线性二次最优控制方法以及引入关节柔性补偿器间接增大关节等效刚度的方式,使控制算法不局限于求解弱非线性问题.系统数值仿真结果表明,所提出的控制器能够有效抑制机器人多重柔性构件的振动,实现对期望信号的高品质追踪.
临近空间科学探测数据的共享与实践
朱家佳, 米琳, 李晓辉, 张静, 窦帅, 李子扬, 苑馨方, 李传荣
2021, 41(5): 828-835. doi: 10.11728/cjss2021.05.828
摘要:
为促进鸿鹄专项临近空间科学探测数据资源的有效应用,为国家科学数据资源增加新的数据成员,开展临近空间科学探测数据共享相关技术研究.依据相关元数据国家标准与规范,借鉴参考多个领域科学数据元数据的构建方法,通过分析临近空间科学探测数据的数据特征,研究设计了符合临近空间科学探测数据共享需求的核心元数据模型,从不同角度描述了临近空间科学探测数据的数据特征和用户访问数据时所关心信息,并基于该模型实现了临近空间科学探测数据资源目录服务,设计了临近空间科学探测数据共享服务平台,实现了临近空间科学探测数据的归档管理和共享分发,为使用鸿鹄专项数据开展科学研究和有效应用提供了有效支撑.
A Novel Ship Wake Detection Algorithm Based on WTHT and Radon Transform
ZHAO Moxin, ZHANG Yunhua, DONG Xiao, LI Dong, YANG Jiefang
2021, 41(5): 836-844. doi: 10.11728/cjss2021.05.836
摘要:
This paper proposes a novel ship wake detection algorithm based on the White Top-hat Transform (WTHT) and the Radon transform, which aims to improve the contrast between the ship wake and the background so as to improve the detection performance on Synthetic Aperture Radar (SAR) images. The proposed algorithm includes two major processes, and one is to improve the contrast and another one is to locate the ship wake. In high sea state conditions, the contrast of ship wake and background can be very low, which makes it difficult to detect. In the first step, the proposed contrast improvement algorithm is applied to improving the contrast which helps for improving the detection performance. An attribute filter based on edge detection result is adopted here. In the second step the contrast improved image is transformed into the Radon domain followed by peak extraction process to find the wake, the WTHT is used once more in this step. Finally, in the last step, the wake is overlapped on the original image. Experimental results on Tiangong-2 Interferometric Imaging Radar Altimeter (InIRA) images are presented and compared with that obtained by using the classical algorithm, and in this way, the better performance of our algorithm is demonstrated.