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2012年  第32卷  第5期

论文
China’s Space Astronomy and Solar Physics in 2011-2012
ZHANG Shuangnan, YAN Yihua, GAN Weiqun
2012, 32(5): 605-617. doi: 10.11728/cjss2012.05.605
摘要:
In the first part of this paper, we describe briefly the mid and long-term plan of Chinese space astronomy, its preliminary study program, the current status of satellite missions undertaken, and the current status of astronomy experiments in China’s manned space flight program. In the second part, the recent research progress made in the fields of solar physics is summarized briefly, including solar vector magnetic field, solar flares, CME and filaments, solar radio and nonthermal processes, EUV waves, MHD waves and coronal waves, solar model and helioseismology, solar wind and behavior of solar cycle.
Research Progress of Solar Corona and Interplanetary Physics in China: 2010-2012
ZHAO Xinhua, XIANG Changqing
2012, 32(5): 618-646. doi: 10.11728/cjss2012.05.618
摘要:
The scientific objective of solar corona and interplanetary research is the understanding of the various phenomena related to solar activities and their effects on the space environments of the Earth. Great progress has been made in the study of solar corona and interplanetary physics by the Chinese space physics community during the past years. This paper will give a brief report about the latest progress of the corona and interplanetary research in China during the years of 2010?2012. The paper can be divided into the following parts: solar corona and solar wind, CMEICME, magnetic reconnection, energetic particles, space plasma, space weather numerical modeling by 3D SIP-CESE MHD model, space weather prediction methods, and proposed missions. They constitute the abundant content of study for the complicated phenomena that originate from the solar corona, propagate in interplanetary space, and produce geomagnetic disturbances. All these progresses are acquired by the Chinese space physicists, either independently or through international collaborations.
Recent Progresses of Magnetospheric Physics in China: 2010-2011
CAO Jinbin, LIU Zhenxing, PU Zuyin
2012, 32(5): 647-664. doi: 10.11728/cjss2012.05.647
摘要:
In the past two years, many progresses are made in magnetospheric physics by using either the data of Double Star Program, Cluster and THEMIS missions, or by computer simulations. This paper briefly reviews these works based on papers selected from the 80 publications from April 2010 to April 2011. The subjects covered various sub-branches of magnetospheric physics, including geomagnetic storm, magnetospheric substorm, etc.
Recent Progresses on Ionospheric Climatology Investigations
LIU Libo, WAN Weixing, CHEN Yiding, LE Huijun, ZHAO Biqiang
2012, 32(5): 665-680. doi: 10.11728/cjss2012.05.665
摘要:
The ionosphere varies over multiple time scales, which are classified into two categories: the climatology and weather variations. In this national report, we give a brief summary of recent progresses in ionospheric climatology with focus on (1) the seasonal variations, (2) solar cycle effects, and (3) empirical modeling of the ionosphere. The seasonal variations of the ionosphere have been explored in many works to give a more detailed picture with regional and global features at various altitudes by analyzing the observation data from various sources and models. Moreover, a series of studies reported the response of the ionosphere to solar cycle variations, which revealed some novel and detailed features of solar activity dependence of ionospheric parameters at different altitudes. These investigations have improved our understanding on the states of the ionosphere and underlying fundamental processes, provided clues to future studies on ionospheric weather, and guided ionospheric modeling, forecasting and related applications.
Advances in Researches on the Middle and Upper Atmosphere in 2010-2012
CHEN Zeyu, CHEN Hongbin, LIU Xiao, HU Xiong, BIAN Jianchun, CHEN Wen, ZHANG Shaodong, XUE Xianghui
2012, 32(5): 681-692. doi: 10.11728/cjss2012.05.681
摘要:
This article summarizes the researches on the middle and upper atmosphere by Chinese scientists in 2010?2012. The focuses are placed on the advances in construction of ground-based remote sensing facilities, the mean state and long-term changes in the middle atmosphere circulation, the prevailing dynamical processes, and the coupling of the middle atmospheric layers.
National Report on Space Medicine Progress in 2010-2012
LI Yinghui, LIU Zhaoxia, DING Bai, LIU Yue, ZHANG Xiaoyou, BAI Yanqiang, CHEN Shanguang
2012, 32(5): 693-703. doi: 10.11728/cjss2012.05.693
摘要:
Accompanying the flourishing developments of China’s manned spaceflight, space medicine has achieved great development during the past two years in China. In this paper, scientific research of space medicine and its application in China during 2010?2012 have been briefly introduced.
日球层物理和太阳系探测
磁扰和磁静期间海南扩展F起始时间出现率研究
罗智贤, 肖赛冠, 史建魁, 高太长, 王国军, 方涵先
2012, 32(5): 704-712. doi: 10.11728/cjss2012.05.704
摘要:
利用2002年2月至2007年12月(第23太阳活动周的下降段)近6年的海南DPS-4型电离层测高仪探测数据, 对磁扰和磁静夜晚期间扩展F起始时间出现率进行统计研究. 结合海南电离层观测站所观测到的扩展F类型, 将扩展F区分为频率型、区域型、混合型和强区域型, 分别进行统计分析. 结果表明, 无论磁扰还是磁静夜晚, 混合型扩展F起始时间总出现率最高, 最为活跃, 其次为频率型和强区域型扩展F, 最不活跃的是区域型扩展F; 无论在磁扰还是在磁静夜晚条件下, 混合扩展F起始时间主要围绕在午夜前后, 且磁静时更多地起始于午夜前, 而磁扰时则倾向于延至午夜后, 频率型扩展F在午夜后较高, 而强区域型扩展F则在午夜前较高. 在本次太阳活动下降阶段, 强区域型与区域型扩展F的起始时间出现率逐年与太阳活动呈现一定的相关性. 所得结果有助于分析不同类型扩展F在形态和机制方面的差异.
基于卫星加速度数据反演的热层大气密度与NRLMSISE-00模式结果的比较研究
翁利斌, 方涵先, 季春华, 张阳
2012, 32(5): 713-719. doi: 10.11728/cjss2012.05.713
摘要:
利用CHAMP/STAR加速度数据反演的热层大气密度与NRLMSISE-00模式反演的热层大气密度进行比较, 结果表明, 热层大气密度在春秋季期间高于冬夏季, 并且太阳活动高年比低年更加显著; 日照面和阴影区大气密度的比值在低纬地区由太阳活动高年的4下降到太阳活动低年的2左右, 中纬地区大约由3变化到1.5, 高纬地区变化较小; NRLMSISE-00模式能够较好地模拟热层大气密度的变化趋势, 但是磁暴期间模式精度较差. 统计结果表明, 模式整体比反演结果偏高, 2002-2008年相对偏差分别为16.512%, 20.004%, 18.915%, 18.245%, 25.161%, 33.261%和41.980%; NRLMSISE-00模式在高纬地区的相对偏差为27.337%, 高于中低纬地区的24.047%; 模式在中等太阳活动水平相对偏差较为稳定, 基本在15%左右.
大气延迟误差对InSAR数据处理影响的定量分析
余景波, 刘国林, 曹振坦, 崔娟, 刘会
2012, 32(5): 720-729. doi: 10.11728/cjss2012.05.720
摘要:
从重复轨道InSAR测量基本原理出发, 详细给出了相位测量误差对InSAR测高、 双轨法D-InSAR形变测量、三轨法D-InSAR形变测量、四轨法D-InSAR形变测量影响的近似关系式以及大气延迟误差对相位测量影响的近似关系式; 以此为基础分别推导出了大气延迟误差对InSAR测高、双轨法D-InSAR形变测量、三轨法D-InSAR形变测量和四轨法D-InSAR形变测量影响的近似关系式, 同时以ERS-1星载系统为例进行模拟实验, 分析讨论了大气延迟误差对InSAR测高、双轨法D-InSAR形变测量、三轨法D-InSAR形变测量以及四轨法D-InSAR形变测量的影响, 从而得出了大气延迟误差对InSAR数据处理影响的结论.
空间探测技术
在轨地球同步卫星自主工程测控研究
李于衡, 刘震, 黄兴弟, 郑军
2012, 32(5): 730-738. doi: 10.11728/cjss2012.05.730
摘要:
地球同步卫星在轨工程测控任务通常由地面测控系统完成. 随着技术水平的发展, 如果在轨地球同步卫星能够实现自主工程测控, 将大大减轻地面测控系统负担, 提高卫星独自生存能力, 降低系统运行成本, 并将成为卫星测控技术新的发展方向. 本文提出卫星自主在轨测控方案, 研究了当前地球同步卫星在轨工程测控的主要项目及实现算法. 对其进行的可行性分析表明, 尽管受到轨道测量能力的制约, 在轨地球同步卫星仍可实现完全或地面有限参与情况下的自主工程测控. 在此基础上, 设计了一种地球同步在轨卫星完全自主工程测控的原理方案, 通过分析其技术难点及存在的风险, 提出应对措施. 研究结果表明, 基于目前卫星制造水平和成熟的在轨测控技术, 实现在轨地球同步卫星自主工程测控技术可行, 其是解决卫星数量急剧增加与地面测控能力有限这一突出矛盾的有效途径.
空间两相环路热控系统的动力学特性
莫冬传, 吕树申, 何振辉
2012, 32(5): 739-749. doi: 10.11728/cjss2012.05.739
摘要:
针对两种典型的两相环路热控系统——毛细力驱动的平板型环路热管和机械泵驱动的两相环路热控系统(硅微条探测器控温系统, TTCS)展开讨论, 分析其工作原理, 介绍地面测试实验系统, 使用SINDA/FLUINT和Maltab/Simulink软件分别建立其动态模型. 研究结果表明, 平板型环路热管和TTCS均存在启动问题; 平板型环路热管运行时可能有较严重的稳定性问题, 而TTCS的稳定性相对较高; 重力对平板型环路热管的性能有较大影响, TTCS受重力的影响不大; 双通道平板型环路热管可以比单通道环路平板型环路热管有更优异的传热性能, 而TTCS的双辐射器结构可以有良好的流量和热量自调节能力. 在选择两相环路热控系统时, 需考虑热源的分布特点、寿命要求、控温要求以及系统尺寸和质量等因素, 这两种两相热控技术未来可交叉借鉴、优势互补.
天基朗缪尔探针传感器设计与仿真
关燚炳, 王世金, 刘超
2012, 32(5): 750-756. doi: 10.11728/cjss2012.05.750
摘要:
朗缪尔探针是进行空间等离子体电子密度和温度就位测量的重要仪器, 在电离层卫星探测和火箭探测中应用十分广泛. 传感器设计的合理与否是影响朗缪尔探针探测结果的关键因素之一. 朗缪尔探针传感器的结构本身比较简单, 但传感器的设计要受到多种物理条件及工程条件的限制, 其中, 有些限制条件相互制约甚至相互矛盾, 必须综合进行考虑. 从传感器形状、大小和表面材料的选取三个方面分析了朗缪尔探针的各种限制条件, 给出了一种原型朗缪尔探针的设计, 并通过仿真计算验证了该设计.
自由漂浮双臂空间机器人基于速度滤波器的惯性空间轨迹跟踪鲁棒控制
林成金, 陈力
2012, 32(5): 757-764. doi: 10.11728/cjss2012.05.757
摘要:
针对末端所持载荷参数未知的自由漂浮双臂空间机器人系统, 提出了基于速度滤波器的鲁棒控制方法. 利用拉格朗日方法进行运动学及动力学分析, 建立了双臂空间机器人系统欠驱动形式的动力学模型. 借助于增广变量法, 证明了可将空间机器人系统的增广广义Jacobi矩阵及动力学方程表示为一组组合惯性参数的线性函数. 在此基础上引入速度滤波器, 设计了双臂空间机器人基于速度滤波器的惯性空间轨迹跟踪鲁棒控制方案. 该速度滤波器可利用实测位置误差生成末端爪手的伪速度信号, 有效避免了相关速度信号的实时测量与反馈. 该方案的显著优点在于, 不需要测量、反馈末端爪手的移动速度和加速度, 同时有效消除了控制过程中的抖振现象. 平面自由漂浮双臂空间机器人系统的数值仿真验证了算法的有效性.