中国南极昆仑站低轨空间碎片监测优势及CSTAR 望远镜实测

日益增加的空间碎片已严重威胁到各国航天器的运行安全。根据在编低轨空间碎片轨道分布和中国南极昆仑站的台址特点,分析昆仑站监测低轨空间碎片效能,结果表明昆仑站低轨空间碎片过境频次高、可观测时间长、极昼期间也可监测大尺寸空间碎片,对比中低纬度台址有显著优势。利用昆仑站CSTAR望远镜数据,针对其CCD图像中空间碎片图像拖长的特点,采用图像相减和霍夫变换方法,有效提取出空间碎片目标。与已有的空间碎片数据库进行比对结果表明,在72 h连续观测时间内,有效口径仅100 mm、视场为20 deg~2的单台CSTAR望远镜能观测到80%面积大于1 m~2的低轨空间碎片,证实了昆仑站在低轨空间碎片监测方面的高效能优势。     

南极光学天文望远镜控制软件关键技术

南极天文望远镜控制软件是望远镜软件系统的重要组成部分,是控制计算机在望远镜用户层和设备层之间运行的关键技术。对于用户层,控制软件需具备全自动观测的交互接口、卫星通信条件下的远程访问和故障诊断等功能;对于设备层,控制软件不但要完成对天体目标的精确指向和精密跟踪、计算并补偿系统误差和控制关键部件以达到目标像质,而且需实现对电源分配系统、除霜及加热系统的控制、设备及环境信息的采集和监测等。相比于普通台址,在南极大陆运行的光学天文望远镜有其独特的特点,控制软件需进行特殊设计。本文重点从操作系统选择、远程建立望远镜指向误差修正模型方法、全自动观测软件接口、卫星通信及远程运维、望远镜实时状态监测和故障诊断等方面探讨了南极天文光学望远镜控制软件的关键技术和设计原则,并展望未来技术的发展,为南极天文望远镜的研制和控制系统研发提供技术储备。     

基于Polar WRF模拟结果估算南极泰山站近地面大气折射率结构常数

天文台址的选择与近地面的光学湍流强度密切相关,南极与中低纬度相比,具有极低的天空背景辐射、极低的气溶胶浓度和非常小的光污染,吸引了世界多国在此建立天文观测站。采用专门用于极地研究的极地数值天气预报模式(Polar WRF)来模拟得到南极泰山站的常规气象参数,对于温度和风速大小,模拟值与观测值的相关系数分别高达0.95和0.89。由模拟得到的常规气象参数根据Monin-Obukhov相似理论估算折射率结构常数(C_n~2),并与位于泰山站处移动式极地大气参数测量系统的观测结果做了对比,结果表明模拟值与观测值变化趋势基本一致,相关系数达0.67。     

南极巡天望远镜将赴“冰盖之巅”

我国自主研发的首台“南极巡天望远镜”（AST3）今年将随我国第28次南极科学考察队奔赴南极“冰盖之巅”,执行太阳系外行星、超新星等天文观测任务。     

我科学家在南极“冰穹A点”完成设备安装调试

据国家天文台和紫金山天文台证实,两名研究人员周旭和朱镇熹,随中国第24次南极科考队攀上南极大陆之巅“冰穹A点”,这是我国天文工作者首次登临“人类不可接近之极”。他们在该点安装并调试了我国首架光学望远镜阵列（CSTAR）,并建立起一座天文自动观测站（PLATO）。这一国际合作项目由中国南极天文中心领导,中国、澳大利亚和美国专家共同参与。目前,两人已随队安全撤离冰穹A,望远镜已可与卫星和地面配合,实现自主工作。在接下来的近百天内,南极将出现极夜现象,长时间夜幕笼罩正是光学观测和图像拍摄所必需的。     

以“将在南极冰穹A建立天文台”为背景的试题

一、背景材料 记者从中科院紫金山天文台中国南极天文中心了解到,随着第三批天文学家奔赴南极进行各项准备工作,我国在南极冰穹A建立天文台的目标又向前推进了一步。     

南极海冰问题评述:观测

海冰通过其对地面反照率的作用以及对大气和海洋之间热交换的局地障碍和对世界海洋环流的作用在全球热平衡和气候变化中起着重要的作用。南极海冰又因其极为显著的时空变化引起越来越多的关注。海冰的观测是海冰研究的重要内容 ,本文综述了南极海冰观测的发展过程 ,着重介绍了卫星在探测南极海冰方面的重要进展 .     

磁暴期间南极South Pole站和McMurdo站电离层闪烁与GPS TEC时空变化相关性研究

目前,对电离层闪烁特性的研究大多集中在低纬度地区,而在极区,特别是在南极地区,由于测量数据稀少,所以研究十分有限。借助安装在南极South Pole站和Mc Murdo站的GPS闪烁监测仪,获取到实测的电离层闪烁数据,同时结合IGS网站提供的同址GPS观测数据,分析了2011年9月24—25日磁暴发生前,9月26日磁暴发生时以及9月27日磁暴发生后GPS L波段信号电离层相位闪烁和GPS TEC时空变化特征。分析显示,这次磁暴对电离层的一个重要的影响是在电离层扰动剧烈期间,相位闪烁活动及其强度在时间和空间分布上都显著增强。研究结果发现,在强电离层闪烁期间,实测的相位闪烁指数σ_Φ与由GPS观测数据推算的TEC变化率指数(ROTI)的变化非常相似,两者之间呈现出良好的相关性。从而证明,在如南极等缺乏独立电离层闪烁观测值的地区,GPS ROTI可以作为表征电离层闪烁的重要可选参数,进而可以借助全球分布的GPS观测数据来分析和研究电离层闪烁特性。     

我国研制成功最大口径望远镜

任何光学望远镜都是口径越大、看得越清、但视野越窄,而昨天通过国家竣工验收的一台“LAMOST”天文望远镜,却打破这一常理——其口径大于6米,而视场宽度是相近口径常规望远镜的5倍以上。这台世界上口径最大的大视场望远镜,一次观测最多可同时获得4000个天体的光谱,我国由此成为世界上少数几个具备自主研制巨型望远镜能力的国家。     

我国研制成功最大口径望远镜

任何光学望远镜都是口径越大、看得越清、但视野越窄,而昨天通过国家竣工验收的一台“LAMOST”天文望远镜,却打破这一常理——其口径大于6米,而视场宽度是相近口径常规望远镜的5倍以上。这台世界上口径最大的大视场望远镜,一次观测最多可同时获得4000个天体的光谱,我国由此成为世界上少数几个具备自主研制巨型望远镜能力的国家。     

天文望远镜

当代天文望远镜的巨大威力使我们的视野远远超越了太阳系、银河系,使我们见证了宇宙自诞生以来长达140亿年的历史。最为大众所熟知的是光学或者叫可见光天文望远镜。就是一般天文台里大球面建筑物里的望远镜,例如紫金山天文台下属的盱眙观测站拥有的近地天体望远镜。     

前言

<正>极区在空间环境和天文学观测研究中具有非常独特的科学价值。由于地磁场的保护作用,地球除极区外的其他大部分地区都不会受太阳风暴的直接影响;而在极区受到汇聚和近乎垂直进出的地球磁力线位形,使其成为一扇地球开向太空的窗口。太阳风能量粒子进入地球磁层后沿着磁力线沉降到南北极区电离层和中高层大气,产生一系列重要的地球物理现象,诸如极光、亚暴、电离层暴、极盖吸收及对中层大气加热和电离等。这些空间天气过程最先在极区发生,且最为强烈,然后逐步向中低纬地区传播,因此,在地球上也只能在极区开展空间天气探源式观测。在探测宇宙方面,中国南极昆仑站(以下简称昆仑站)的特殊自然环境为人类提供了地球表面观察地外最清晰的视野,尤其在观测红外和太赫兹波段独具优势。我国是世界上拥有最古老极光记录的国家。但也由于远离南北极,我国的极区空间物理观测研究起步较晚,随着我国极地考察事业的发展,经过一代代人的努力,我国已经在南北极建立了自主的空间环境观测系统,     

南极的日地物理观测研究

南极是进行日地物理观测研究的重要场所。本文介绍在南极进行的日地物理观测研究的过去和现状，评述这一领域国际研究的动向和展望未来的发展     

极地航空重力测量及其应用进展

在论述航空重力测量技术在目前重力场信息获取中不可替代性的基础上,回顾并简述了国际、国内航空重力测量技术的发展历史,介绍了航空重力测量的基本原理,总结了航空重力测量技术在极地航空地球物理勘探任务中的应用。指出航空重力测量技术是目前唯一兼顾高精度高分辨率并且能覆盖全南极区域的观测手段,在完善南极地区全球重力场模型、研究南极地区地质构造、质量变化等任务中起着非常重要的作用。     

南极两站X/L双频段遥感接收系统及研究应用

卫星遥感是南极研究的重要工具。2009年底和2010年初,我国南极长城、中山站的X/L双频段卫星遥感接收系统分别建成并投入使用,此系统可接收美国NASA的Terra和Aqua卫星的MODIS数据、NOAA系列卫星以及我国风云一号卫星的数据,实现了对南极地区天气、积雪、海冰以及南大洋海洋生态等的实时监测,并将在我国多个学科领域的南极研究中发挥重要作用。本文在说明了此卫星遥感接收系统的组成结构、运行方式和数据产品种类后,对此系统的使用情况做了一些介绍,对将使用此系统数据开展南极下降风、南极冰雪覆盖及反照率、南极大气和海洋数值模式等各领域的研究工作进行了初步探讨。     

航天大国有效减缓了“太空垃圾”

“空间碎片”是指人类在航天活动中产生的太空废弃物,也称“太空垃圾”。中国空间技术研究院副院长、国家国防科技工业局“空间碎片行动计划”首席专家李明在日前召开的“中国宇航学会2010年学术年会”上介绍,近年来,茫茫太空中日夜不停地绕着地球飞行的空间碎片数量快速增长,目前在轨可观测到的空间碎片有1万多个。     

南极地区Es特性研究

Es是发生在电离层E层高度上的偶发电离增强结构,其电子密度最高可达E层背景电子密度的100倍以上。Es出现概率和强度全球分布不均,主要分布在中低纬度地区,极区也有较强Es出现并具有显著特点,极区Es的研究,对研究Es成因和物理机理具有重要科学意义。本文利用Syowa站（69.0°S,39.6°E）40余年的观测数据,选取临界频率和虚高两个参数,研究了南极地区Es强度特性、日变化、季节变化及长期变化特性。     

东南极内陆格罗夫山地区新生代冰川活动和古气候演化记录

地处东南极内陆的格罗夫山地区是研究南极冰川进退和气候演化的理想场所。我国第22次南极考察(2005/2006)进行了该地区冰盖进退和古气候演化专题研究。笔者在野外考察过程中,对格罗夫山地区新生代冰川活动记录(包括冰川侵蚀地貌及冰川堆积物)进行了详细的观测,获得了很多有关该地区冰盖进退及古气候演化方面的第一手材料,同时系统回收了对反映该地区古冰川活动具有重要意义的新生代沉积岩漂砾。本文简要报道本次野外考察在冰盖进退和古气候演化方面所取得的主要成果。     

地理信息系统在南极考察和研究中的应用

GIS在南极的应用包括空间数据采集和管理、测绘和制图、科学研究、环境保护、后勤管理和决策等各个方面。 SCAR的大地测量和地理信息工作组 (WG- GGI)每两年推出一批 GIS方面的国际合作项目 ,其中南极数字数据库 (ADD)、南极地理数据集成 (AGDI)、乔治王岛 GIS(KGIS)、空间数据标准等 GIS项目已取得显著成果 ,在南极研究领域产生了广泛的影响。本文介绍了国际上在南极开展的大量 GIS应用研究 ,为我国今后在该领域开展工作提供了参考与借鉴     

基于Radarsat-2双极化数据的南极半岛冰盖冻融探测研究

南极冰盖的融化对全球海平面上升和气候环境变化具有重要影响,合成孔径雷达(SAR)用于划分南极冰盖冰川带及冻融探测具有不可替代的作用。本文以南极半岛地区为例,基于C波段星载SAR影像进行南极冰盖冻融探测方法研究。通过对于南极冰盖干雪带、渗浸带和湿雪带的后向散射特征的分析,采用基于后向散射因子阈值的决策树分类划分冰盖冰川带。统计分析表明,冰川带后向散射因子分布并不集中,尤其是融化强烈时的湿雪带受融化程度影响很大,与干雪带相近而不能仅从后向散射因子数值区分。为将冰盖的冰川带分类,引入干雪带分布和海拔高度作为辅助信息,分别发展了两种决策树分类方法并比较分析,同时利用微波辐射计冰盖冻融探测结果和自动气象站数据做验证。结果表明利用双极化SAR数据的后向散射因子基于两种决策树分类都能够有效地划分冰川带并区分冻融状态,实现高分辨率的冰盖冻融探测。