利用地面深空激光测距检验相对论的引力时延

讨论了广义相对论的引力时延.根据Mini-ASTROD空间计划方案,利用地面深空激光测距来检验引力时延,给出了测量值与理论值直接比对的方案,并拟合出空间曲率参数γ的值.文中采用非同步的激光应答器、皮秒事件记数器等设备,可以提高测量的精度和稳定性.在地面站和行星探测器之间直接进行激光测距,不仅可以验证广义相对论的引力时延,而且还可以使γ的精度提高至少1～2个量级.这对于宇宙学和引力理论具有十分重要的意义.     

利用仿真数据考察SLR微米级时延模型对PPN参数解算精度的影响

介绍了在广义相对论框架下建立的微米级卫星激光测距时延模型。为考察新模型对于参数化后牛顿系数β和γ解算精度的影响,将该模型用于定轨软件Utopia对Ajisai,Lageos 1,Lageos 2,Etalon 1四颗卫星的模拟观测资料进行批处理,并假设大气、固体潮等观测模型的效应以及动力学模型的误差已精确扣除。结果表明,在当前的仿真条件下采用微米级时延模型解算的参数化后牛顿系数解算精度比采用现有的标准时延模型的解算精度高2个量级。     

对地方电视台转播CCTV时延的测定

讲述了同步广播卫星电视时间信号的测量方法和测量结果，获得了CCTV1、CCTV2通过同一颗卫星（亚太－1A）转播的时延差值为16333μs，测量精度在10ns以内；CCTV2、CCTV4分别经两颗卫星（亚太－1A、亚洲－Ⅱ）转播，在陕西天文台卫星地面接收站时延差值为1644．20μs，精度为50μs，并分析了影响时延差值和精度的原因。同时测量了地方电视台转播亚太－1A的CCTV信号与直接接收亚太－1A的CCTV信号的时延差值，其测量精度为0．1μs。这些结果为利用同步广播卫星的电视信号进行高精度的时间服务提供了参考依据。     

电磁波在太阳引力场中传播速度的变化对VLBI时延测量的影响

太阳引力场效应对高精度VLBI时延测量有较大影响。本比较了两种改正太阳引力场效应的计算方法－－基于太阳引力偏折的方法和较差光行时方法，并由此得到结论：引力偏折与较差光行时是两个不同的概念；它们两对VLBI时延测量的影响的量级相同，但相差一个主项，即引力场中电磁波速度大小的变化引起的附中时延；另外二还相差一些小项。     

对地方电视台转播CCTV时延的测定

讲述了同步广播卫星电视时间信号的测量方法和测量结果，获得了ＣＣＴＶ、ＣＣＴＶ２通过同一颗卫星（亚太－１Ａ）转播的时延差值为１６３．３３μｓ，测量精度在１０ｎｓ以内；ＣＣＴＶ２、ＣＣＴＶ４分别经两颗卫星（亚太－１Ａ，亚洲－Ⅱ）转播，在陕西天文台卫星地面接收站时延差值为１６４４．２０μｓ，严谨为５０μｓ，并分析了影响时延差值和精度的原因，同时测量了地方电视台转播亚太－１Ａ的ＣＣＴＶ信号与直接接收亚太－     

双波长卫星激光测距

双波长卫星激光测距不必借助大气改正模型，利用双波长往返时间差就可以进行大气折射改正，采用皮秒级事件计时器等技术测量往返时间差，修正精度可以达到毫米量级，介绍了这一领域的研究进展、双波长大气改正的基本原理，分析了双波长激光测距的精度，最后对双波长卫星激光测距前景进行了展望。     

2013年上海天文台卫星激光测距观测报告

介绍了2013年度上海天文台卫星激光测距系统常规观测、系统改造及科研实验情况。应用多种高效率滤波技术、精确指向模型等手段,在国内同类型测距系统中首次实现了同步轨道卫星白天千赫兹重复率激光测距,测量能力达到国际先进水平。采用高稳定光子探测器及其温度控制等方法,提升了系统时延标定稳定性,测距资料质量得到改善。对使用多年的主副镜重新镀膜,提升了532 nm波长激光反射效率,同时兼顾了1064 nm工作波长,为开展1064 nm波长激光测距技术研究奠定了基础。基于已有基础,国内首次开展了高重复率空间碎片激光测量,实现了关键技术的突破,测量能力得到大幅提升。与1.56米天文望远镜建立了网络通信链路,实现了1.56米/60厘米双望远镜激光测距控制与数据传输,开展了多接收望远镜在提升空间目标激光测距能力方面的实验验证,促进了中国卫星激光测距技术发展与应用。     

小行星Icarus激光测距空间任务科学价值的研究

小行星Icarus激光测距空问任务是在第1566号小行星上放置激光反射器、定时器并与地面站之间进行激光干涉测距,对PPN参数γ和β、太阳四极矩J2、万有引力常数的时间变化率G/G和太阳系天体的质心引力常数进行精确测量.随着激光技术的发展,10ps(用测距量表示是3mm)的计时精度是可以实现的.2015年Icarus与地球接近,为Icarus着陆器提供了良好的发射窗口.本文采用PMOE 2003行星历表框架,从2015年9月25日起,对地面站和小行星之间的激光测距进行了为期800天的模拟,应用Kalmam滤波方法,得到18个参数的不确定度,其中γ,β、J2和G/G的不确定度分别为7.8×10-8、9.0×10-7,9.8×10-11和7.0×10-15yr-1,均高于现有实验的精度1-3个数量级.模拟结果表明,这个空间任务对相对论的检验、太阳系基本参数的测定、以及时空基本定律的检验等都有重要的科学意义.     

差分VLBI技术在采样返回任务中的应用

针对采样返回任务中多探测器精密短弧定轨问题,研究了甚长基线干涉测量(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)技术在两探测器间的交替观测模式、2π模糊度解算方法和数据差分处理方法,给出了星载信标的设计原则和方案。利用日本SELENE探月卫星的两个小卫星R-star和V-star的同波束VLBI相关相位生成了交替VLBI相位观测量,对其进行了差分处理求解差分时延,然后利用差分时延和测速测距数据进行定轨计算。对差分时延的分析表明,交替VLBI差分群时延RMS值为46 mm,测量精度与同波束VLBI差分群时延相当;交替VLBI差分相时延RMS值为1.6 mm,测量精度与同波束VLBI差分相时延相当。定轨结果表明,交替VLBI在进行多探测器的短弧定轨时能达到同波束VLBI相当的精度。     

佘山1.56米望远镜与SLR望远镜旋转不动点的测量

佘山1.56米光学望远镜观测站与卫星激光测距(satellite laser ranging,SLR)观测站是进行天文地球动力学研究的重要观测站。应用这些观测站进行空间测量需要这两个观测站在空间的准确坐标。为此重点介绍了1.56米望远镜与SLR望远镜旋转不动点的观测方案和计算方法。归心结果经确认达到厘米精度,能够实施相应的观测任务。     

CCD测角与激光测距技术综合测定空间目标的轨道

空间目标包括在轨卫星、空间碎片等,对其测定轨是空间攻防和空间利用的重要前提。由于地面测站资源有限,单站测量是目前对空间目标尤其是空间碎片测定轨较常用的方式。卫星激光测距(satellite laser ranging,SLR)技术测量精度很高,可达米级(非合作目标),甚至厘米级(合作目标),但不能单独用于单站短弧定轨;电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)天文定位技术可观测距离较远的目标,但测量精度为角秒级,换算至空间距离不如SLR技术高。两者的联合为空间目标的高精度定位和跟踪提供了可能,并成为未来空间目标地基测量的发展方向。作为空间碎片单站监测的前期工作,对合作目标的单站定轨精度进行了评估。处理了1500 km高AJISAI低轨卫星的实测数据,分析了单站CCD测角和激光测距数据对低轨空间目标的联合定轨能力,并充分考虑两类不同类型观测数据的精度,数据综合时对其进行合理加权。利用全球激光站资料进行精密定轨,并以此作为参考轨道,采用上海佘山站AJISAI卫星2010年、2011年4天6圈的实测激光测距数据,以及CCD测角数据,开展了单站单圈和单站多圈定轨和预报试验。试验结果表明,测距数据的加入对定轨精度和24小时预报精度的改善非常明显,可提高至少一个数量级;单站单圈联合定轨和24小时预报的精度分别为20 m以内及数百米,单站多圈联合定轨和24小时预报的精度分别在米级及数十米。期望实验结果为中国未来的空间碎片望远镜建设提供参考。     

LIGO的O1/O2引力波事件对Einstein-aether理论限制能力探讨

广义相对论是继牛顿万有引力理论后,在强引力场、强动态时空区域更精准的引力理论,大量的天文观测验证了广义相对论的正确性.但广义相对论与量子理论在逻辑体系上不相容,广义相对论还存在时空奇点的理论问题,宇宙学中还存在暗物质和暗能量的引力本质问题等.在使用Yunes等人提出的Einstein-aether理论修改引力波模板的基...     

北京房山人卫站钟房的建立

房山人卫站钟房仅有一台铯原子钟和电视比对设备．本文主要说明钟房的建立以及目前的运行情况．利用搬运钟法比对时刻和测定时延，使原子钟与ＵＴＣ的同步精度达到２μｓ，从而满足了卫星激光测距的需要．     

卫星轨道预报的一种分析方法

人造地球卫星的轨道预报是空间环境监测和实时跟踪测量中一个重要环节，由于监测对象众多，要求精度也不太高，通常采用分析法预报．在已有分析法得到t时刻平均根数的基础上给出一种轨道预报方法，由t时刻的平均根数给出该时刻卫星的位置和速度，在此基础上将地球非球形引力摄动的周期项直接用卫星直角坐标的位置和速度分量表示，这样可以避免在计算轨道根数变化的周期项时出现的奇点问题，从而对根数的选择无特殊要求，可适用于各种轨道，简化预报程序和相应的软件，提高预报效率。     

引力波、引力波源和引力波探测实验

引力波是爱因斯坦和其他物理学家提出的关于广义相对论的四大预言之一。除了PSR1913＋16引力辐射阻尼的观测提供了引力波存在的间接证据外，科学家至今仍没有在实验室中确证引力波的存在。由于人类目前的技术水平还不可能在实验室中产生强度可供探测的引力波，而宇宙中存在大量大质量，高速运动的天体，有可能产生较强的引力波，天体引力波源自然成为现阶段科学家研究引力波的首选。本文介绍广义相对论框架下预言的引力波性质，引力波探测的理论依据，共振型棒式天线和激光干涉仪两大类探测器的基本原理，引力波探测实验的现状和面临的困难，科学家采取的对策，以及爆发型和连续型两类天体引力波源。最后介绍了正在计划中的几个引力波探测空间实验。     

天文地球动力学中的相对论效应

天文地球动力学利用空间与地面观测手段，监测和研究地球整体与各圈层的物质运动以及它们间的相互作用，这都离不开广义相对论及的时间与空间。随着空间对地观测精度的，为了充分利用高精度观测提供的信息，在天文地球动力学的研究中必须考虑相对论效应。所涉及的相对论效应包括：（1）相对论参考系的建立，（2）在恰当的参考系中对观测者和被观测对象的相对论运动方程（平动和自转）的描述，（3）观测者和被观测对象间的电磁信号传播，（4）依赖于坐标选择的结果与具有物理意义的可观测量的转换，（5）某些基本概念在定义在广义相对论框架下的重新确认。本文对天文地球动力学中的这些相对论效应作了简要的评述。     

事件计时器在卫星激光测距中的应用

传统时间间隔的测量速率受限于被测事件的时间间隔，事件计时概念的引入可以很好地提高测量速率。事件计时器是高重频（kHz级）卫星激光测距（SLR）技术的主要设备。该文介绍了事件计时器A032．ET的性能以及其在卫星激光测距中的应用，为我国开展高重频SLR研究提供了技术支持。     

空间VLBI与天文地球动力学

介绍了空间VLBI的精密定轨及其在天文地球动力学应用研究中的最新进展．指出因为空间VLBI的时延和时延率观测量同时涉及到射电参考系、动力学参考系和地固参考系,所以特别适合于参考系的直接连接工作．对为评价参考系连接的精度而发展的协方差分析理论也作了介绍,还分析了将时延和时延率资料用于精密定轨时遇到的困难及其解决办法．     

X射线脉冲星自主导航的光传播时间方程

详细讨论了X射线脉冲星自主导航系统的广义相对论效应,采用DSX体系的后牛顿近似方法,计算出1PN度规下的光线弯曲轨迹和时间延缓以及2PN度规下的引力延缓,得到X射线脉冲自主导航的高精度测量方程.     

微波时间传递精度和时延分析

分析了引起微波时间传递系统时延变化的原因和单向及双向时间传递比对精度;分析表明,根据微波双向时间比对的长期测量数据可对搬钟实验得到的时延值进行修正,采用该修正结果可减小单向时间比对的误差。