非线性相对运动下空间碎片碰撞概率计算的研究

空间目标碰撞概率的计算是航天器进行空间碎片预警和规避机动的基础.为了简化计算,目前国内外在计算碰撞概率问题过程中大多基于线性相对运动的条件,将三维碰撞概率计算积分问题简化为位置误差概率密度函数在圆域内的二维积分问题.但是当空间目标相对运动速度较小时,这种线性运动条件不再成立,就需要在真实的非线性相对运动状态下重新考虑碰...     

近地小行星(10302) 1989 ML和(4660) Nereus的轨道特征及演化分析

近地小行星(10302) 1989 ML和(4660) Nereus作为下一代深空探测的候选目标一直备受关注. 在考虑太阳系主要天体的动力学背景下, 通过计算最大Lyapunov指数(MLE)及MEGNO (Mean Exponential Growth factor of Nearby Orbits)指数讨论它们的稳定性. 同时, 对每个小行星, 在其观测误差范围内按多元正态分布各选取1000个克隆粒子, 通过统计分析显示这两个小行星在10万年内可能的运动范围, 给出半长径-偏心率空间中的出现次数分布图, 并统计小行星与地球或其他大行星之间的密近交汇及碰撞的概率. 此外还对这两个小行星的标称轨道进行长期共振、Kozai共振及平运动共振的动力学分析. 综上得出结论, 1989 ML处在平运动共振主导的区域, 发生密近交汇的概率较小, 从而其轨道相对较稳定; 而Nereus处在地球的密近交汇区域, 轨道极不稳定.     

电子篱笆稀疏资料定轨方法研究

基于Lambert方程和空间几何知识,给出了适用于空间监视电子篱笆设备稀疏观测资料轨道确定的方法.通过对大量目标的模拟试验表明,该方法确定的初始轨道能使轨道改进收敛,定轨精度优于100米,证明该方法适用于电子篱笆对绝大部分空间目标观测数据的轨道确定.最后讨论了篱笆布站纬度对定轨应用的影响.     

基于历史TLE的空间目标轨道预报误差演化规律研究

北美防空司令部(North American Aerospace Defense Command, NORAD)发布的双行根数(Two Line Element, TLE)是广大航天工作者最常用的轨道根数,与其对应的轨道模型是SGP4/SDP4 (Simplified General Perturbation Version 4/Simplified Deep-space Perturbation Version 4)解析模型.由于TLE中并没有包含相应的轨道精度信息,编目轨道的应用范围受到很大的限制.基于Space-Track网站发布的历史TLE数据和配套的SGP4/SDP4动力学模型,采用定轨标预报的方法统计并生成了大量目标轨道的预报误差,通过对预报轨道的时间区间划分给出了每个目标的预报误差随预报时间变化的拟合系数,并进一步对不同类型轨道预报误差的演化规律和特征进行了分类讨论,给出了4种轨道类型目标的轨道预报误差随时间演化的平均解析模型,为拓展双行根数的应用提供有价值的参考.     

卫星轨道确定模型误差的深度加权核估计方法

卫星动力学模型误差是客观存在的事实,动力学模型误差传递到轨道确定算法中构成部分形式未知的模型误差,并且与测量系统自身的系统误差和随机误差耦合在一起形成定轨模型误差,严重影响轨道确定精度.详细推导了存在动力学模型误差的轨道改进方程,对模型中能准确描述的部分建立了参数化模型,对不能准确描述的误差部分,建立了非参数模型.构建了部分线性轨道改进模型,利用二阶段估计法和核函数估计法对模型误差进行拟合估计,并在轨道改进中予以补偿.根据数据深度理论,建立了非参数模型误差的深度加权核估计方法,提高了模型误差估计的抗差性.最后结合天基空间目标监视系统进行了轨道确定仿真实验.实验结果表明,模型误差是影响轨道确定精度的重要因素,核函数估计法可以有效估计定轨中的模型误差,窗宽是提高模型估计精度的重要变量,通过深度加权处理可以明显提高核函数估计的抗差性,提高轨道确定精度.     

利用3次方位观测天基初轨确定新方法

提出了一种适用于天基空间目标光学观测的初始轨道确定新方法. 通过对比地基和天基观测的几何构型, 分析了利用天基光学观测数据进行初轨确定时计算收敛到观测平台自身轨道的原因. 基于轨道半通径方程和改进Gauss方程, 推导出了斜距条件方程组的解析形式, 将天基光学观测的初轨确定问题转换为求解关于观测时刻斜距变量的非线性条件方程组的问题. 利用轨道能量约束减小了解的搜索区域, 消除了方程组的奇点. 最后利用天基实测数据验证并分析了非线性条件方程组根的性质, 利用低轨光学观测平台对低、中、高轨和大椭圆轨道空间目标的仿真观测数据验证了方法的有效性.     

多星混合资料的定轨

在空间目标光学观测资料定轨中常常会遇到多个目标的观测被标记为同一个目标的情况,由于包含了多个目标的数据,定轨过程无法收敛或者完全错误.从极大似然估计角度,采用EM(Expectation Maximum)方法提出一种将轨道改进和识别过程相互融合的处理方法,并在具体实现过程中给出一种稳健估计方法.数值模拟表明方法简便、有效、可行.采用站间差历元差的手段,对当前电离层变化值进行求解与预测,可以将电离层延时误差的变化控制在一定范围,满足频率传递的要求.     

卫星与空间碎片碰撞预警的快速算法

提出了一种空间目标与空间碎片碰撞预警的快速计算方法，该算法不仅计算速度快，而且减缓了沿迹误差的影响，延长了预警的有效期，利用该方法，检测一个卫星与5800个空间碎片在一天内是否碰撞，计算时间小于3秒；用2天前的资料，预报计算法国CERISE卫星和空间碎片的碰撞时间误差约为0．02秒，空间位置误差约为500—600米．     

冥族小天体与海王星特洛伊的近密交会

海王星外天体中的冥族小天体与海王星成2:3的平运动轨道共振,且具有较大的轨道偏心率,因此它们能与海王星特洛伊的轨道发生重叠,导致近密交会和碰撞,从而深刻地影响两者的动力学演化。利用数值模拟的方法,有效地获得了这两群小天体间近密交会的信息,讨论了可能影响两者近密交会频率的因素,包括小天体质量、轨道倾角和轨道偏心率等。在合理近似条件下,建立了估算两群小天体近密交会和碰撞次数的理论公式。结合已有的数值模拟结果,以及对冥族小天体观测数据的分析,对实际情况下冥族小天体群与典型特洛伊小天体之间的近密交会和碰撞次数进行了估算,证明近密交会较为频繁地发生,而碰撞则极其罕见,并且各尺寸范围的小天体对近密交会和碰撞次数的贡献各有不同。这一套分析和估算的方法可以直接应用在其他类似小天体间交会过程的估算上。     

基于自适应稳健最小p范数估计的轨道确定方法研究

当测轨数据误差不服从正态分布时,传统的最小二乘(LSE)轨道确定方法将不是最优的.为了获得高精度的定轨结果,一种可行的策略是采用基于最小p范数(Lp)的轨道确定方法.通过分析Lp估计的相关性质,得出普通Lp估计不具有良好的抗差性的结论.为抑制模型误差和异常值的影响,提出了基于数据深度加权的稳健最小p范数估计方法,并证明了相关性质,得出了其崩溃点可以达到1/2的结论.最后,通过残差分析和矩估计法自适应估计相关参数,使得估计达到最大效率.以天基空间目标监视系统为背景进行了仿真试验.结果表明,当观测数据存在系统误差或异常值时,或者当目标动力学模型存在误差或者天基观测平台存在系统误差时,即使观测数据服从正态分布,LSE也不是最优的,在这种意义下自适应稳健Lp估计轨道确定方法比传统轨道确定方法更加稳健,定轨精度也更高.     

日冕物质抛射的观测性质

综述日冕物质抛射的观测和持性，简短的前言之后，给出ＣＭＥ的发现经过及统计特性，着重介绍ＣＭＥ与其他种类太阳活动的相关。然后介绍ＣＭＥ的一般特性，包括可能与ＣＭＥ相关的一些物理过程的观测特性。初步结论是：ＣＭＥ是一种演变中的磁结构现象。     

二维太阳光谱观测方法和技术

经典的太阳光谱观测是一维的，它有很大的局限性。从５０年代起，天文工作者采用多种方法开展二维太阳光谱观测，已经研制出一系列仪器，建立完整的资料归算程序，取得优良成果。在二维观测资料的基础上，用理论方法推出深度分布，可以得出三维的立体图像，这会成为太阳研究的主要方法之一。     

Stellar Abundance and Galactic Chemical Evolution through LAMOST Spectroscopic Survey

A project of a spectroscopic survey of Galactic structure and evolution with a Large sky Area Multi-Object fiber Spectroscopic Telescope (LAMOST) is presented. The spectroscopic survey consists of two observational modes for various targets in our Galaxy. One is a major survey of the Milky Way aimed at a systematic study of the stellar abundance and Galactic chemical evolution through low resolution (R=1000-2000) spectroscopy. Another is a follow-up observation with medium resolution (R = 10000) spectrographs aimed at detailed studies of the selected stars with different chemical composition, kinematics and dynamics.     

太阳磁场观测研究

简要回顾了近几年国际上太阳磁场研究的一些重要进展，包括耀斑与磁切和电流的关系，电流螺度和磁螺度，磁场拓扑性，三维磁场外推，色球磁场研究，日冕磁场研究，内网络磁元，磁流和振荡，极区磁场观测以及色球磁元观测等方面内容，同时也介绍了怀柔太阳观测站最近所取得的主要成果，自20世纪90年代以来，YOHKOH高分辨率的太阳X射线数据，SOHO的多波段大尺度观测，TRACE的高分辨太阳过渡区资料，为研究太阳磁场从内部到距离几十太阳半径处的大范围演化提供了依据，高效的空间资料结合长期的地面资料，将是正派推动太阳磁场研究的重要手段和必然趋势。     

Optical Design of Multilayer Achromatic Waveplate by Simulated Annealing Algorithm

We applied a Monte Carlo method-simulated annealing algorithm-to carry out the design of multilayer achromatic waveplate. We present solutions for three-, six-and ten-layer achromatic waveplates. The optimized retardance settings are found to be 89°51'39"±0°33'37" and 89°54'46"±0°22'4" for the six-and ten-layer waveplates, respectively, for a wavelength range from 1000nm to 1800nm. The polarimetric properties of multilayer waveplates are investigated based on several numerical experiments. In contrast to previously proposed three-layer achromatic waveplate, the fast axes of the new six-and ten-layer achromatic waveplate remain at fixed angles, independent of the wavelength. Two applications of multilayer achromatic waveplate are discussed, the general-purpose phase shifter and the birefringent filter in the Infrared Imaging Magnetograph (IRIM) system of the Big Bear Solar Observatory (BBSO). We also checked an experimental method to measure the retardance of waveplates.     

A multicolor photometric study of the neglected eclipsing binary FT Ursae Majoris

The multicolor photometric observations of the neglected eclipsing binary FT Ursae Majoris (FT UMa) were obtained in 2010. The 2003 version of the Wilson-Devinney code was used to analyze the light curves in the B, V and R bands simultaneously. Based on the spectroscopic mass ratio q = 0.984 published by Pribulla et al., it is found that FT UMa is an evolved contact binary with a contact degree of 15.3%. The low amplitude of light variations, ～ 0.15 mag, arises mainly from a moderately low inclination angle...     

BeppoSAX observations of three distant, highly luminous clusters of galaxies: RXJ1347−1145, Zwicky 3146 and Abell 2390

We present an analysis of BeppoSAX observations of three clusters of galaxies that are amongst the most luminous in the Universe: RXJ1347−1145, Zwicky 3146 and Abell 2390. Using data from both the Low Energy (LECS) and Medium Energy (MECS) Concentrator Spectrometers, and a joint analysis with the Phoswich Detection System (PDS) data above 10 keV, we constrain, with a relative uncertainty of between 7 and 42 per cent (90 per cent confidence level), the mean gas temperature in the three clusters. These measurements are checked against any possible non-thermal contribution to the plasma emission and are shown to be robust.
We confirm that RXJ1347−1145 has a gas temperature that lies in the range between 13.2 and 22.3 keV at the 90 per cent confidence level, and is larger than 12.1 keV at 3 σ level. The existence of such a hot galaxy cluster at redshift of about 0.45 implies an upper limit on the mean mass density in the Universe, Ω_m, of 0.5.
Combining the BeppoSAX estimates for gas temperature and luminosity of the three clusters presented in this work with ASCA measurements available in the literature, we obtain a slope of 2.7 in the L – T relation once the physical properties are corrected from the contamination from the central cooling flows.