2009年若干典型低轨空间区域空间碎片分布仿真

空间碎片在太空中的累积越来越多,它们主要聚集在离地球表面2000km高度以下空间区域内.空间碎片引起的空间"污染"越来越威胁到在轨工作飞行器的安全.这里主要对600km、700km和800km轨道高度,倾角分别为30°、60°和98°的低轨道空间区域的空间碎片分布进行了仿真计算.可以为在轨飞行器安全运行及未来飞行器在空间布局决策提供一定参考.     

探测到气体的碎片盘统计研究

碎片盘通常被描述为贫气盘, 其气尘比显著低于原行星盘, 因此很少在碎片盘中探测到气体. 得益于各种灵敏的望远镜, 探测到气体的碎片盘的数量正在不断增加, 寻找更多的含有气体的碎片盘成为碎片盘研究的重点课题. 然而大范围的搜寻非常耗时且低效, 因而为了更快更好地遴选探测的目标, 需要根据这类源的特性择选更小范围样本. 通过统计探测到气体的碎片盘及其宿主恒星的参数总结出这些源的总体特性. 为此搜集了已经发表的探测到气体的碎片盘的文献, 总计找到37个源, 包括探测到CO等冷气体的12个源、CaII等热气体的14个源以及冷热气体共存的11个源. 通过统计其宿主恒星的光谱类型、年龄、离地球距离和碎片盘的相对光度、气体质量、尘埃质量等信息, 得出了主要结论: 宿主恒星多为B型和A型恒星, 年龄大部分都小于50Myr, 相对光度分布相比于已知碎片盘更为集中, 在$10^{ - 5     

地基光电望远镜对GEO空间碎片探测能力分析

空间碎片的持续增加已严重威胁人类航天活动的安全。为了规避空间碎片对在轨航天器的威胁,需要通过观测获取空间碎片与航天器的位置等信息进行碰撞预警,为航天器采取规避措施提供参考。地基光电望远镜在高轨空间碎片观测方面有绝对优势,根据探测信噪比公式,计算望远镜最小可探测空间碎片的尺寸,并通过观测实验对尺寸计算公式进行验证,分析设备探测能力的影响因素,对两种观测模式下设备探测地球静止轨道空间碎片的能力进行分析,得到口径和曝光时间对探测能力影响的定量关系,可以为观测空间碎片设备建设等提供参考。     

空间碎片激光测距探测能力分析

针对利用激光测距技术探测空间碎片这一新的发展趋势,基于国内外现状和未来探测的需求,首先对空间碎片激光测距的探测成功率进行了理论计算;其次计算分析了望远镜口径大小、激光器单脉冲能量及重复频率与可探测空间碎片大小及探测距离之间的关系。研究结果表明,采用大功率激光器与大口径望远镜可有效地提高空间碎片的探测能力。为满足探测微小空间碎片(尺寸在20 cm左右)的需要,建议采用能量在2 J~3 J之间、重复频率为100 Hz的激光器和口径1.2 m以上的望远镜。     

空间碎片地基雷达探测综述

分析了空间碎片地基雷达探测的必要性和现实意义,介绍了国外有代表性的地基雷达工作概况,在此基础上,给出了描述空间碎片的轨道参量和物理参量,并对空间碎片地基雷达探测所需的关键技术进行了探讨。     

基于先验信息的空间碎片探测方法

提出了一种基于先验信息的空间碎片图像探测方法.该方法通过先验信息,在图像中碎片星像的邻域设置波门,计算波门内的局部背景阈值,辅以相关的判据识别目标.随后使用矩方法计算碎片质心相对波门中心的偏离值,通过线性平移计算碎片质心在整幅图像中的位置.实验表明:该方法复杂度低、便于实现、实时性好,可以高效、准确地探测空间碎片,比较精确地确定碎片的质心位置.     

2014年上海天文台卫星激光测距观测报告

介绍了2014年上海天文台卫星激光测距系统的常规观测、系统升级改造及科研实验情况。在主副镜完成用1064 nm波长镀膜的基础上,突破激光指向监视、发散角调节等关键技术,国内首次完成1064 nm波长激光对卫星的测量;通过引进10 k Hz激光器,以及解决超高重复频率的事件记录、控制采集等关键技术,国际上首次实现10 kHz重复频率激光测距,最远探测距离达40 000 km;使用200 Hz重复频率60 W大功率激光器及低噪高效探测器,基于60厘米望远镜完成最远距离2200 km的激光测距、雷达散射截面(radar cross-section,RCS)最小为0.3 m~2的空间碎片测量,并成功实现1.56米望远镜的空间碎片激光测距。     

潜在的500MHz雷达网及其应用

随着曲靖500 MHz非相干散射雷达的初步建成并投入使用,利用其开展雷达天文学的研究成为可能。基于雷达方程,假定曲靖雷达发射信号,分析了现有昆明40 m天线、密云50 m天线和贵州500 m射电望远镜作为接收器接收回波信号,构建潜在雷达网进行天文测量的能力,报道了探测空间碎片的初步成果,探讨了我国开展地基雷达观测近地小行星的设想。最后呼吁我国开展地基雷达和VLBI联合进行太阳系天体探测,开拓深空领域。     

空间碎片光学观测中若干问题研究

<正>地基光学观测是探测空间碎片的重要手段.本文从目标搜索方案的制定、目标质心提取、目标精密定位以及目标关联4方面入手,研究提升设备探测能力、提高目标观测精度的方法.首先,为了满足对GEO(Geosynchronous Orbit,地球同步轨道)空间碎片探测的要求,克服长时间曝光CCD像元饱和溢出的问题,使用多帧连续曝光图像叠加的方法,增加图像的宽容度,同时保证系统的探测能力.实验表明,叠加10帧连续图像,有效消除了像元饱和的情况,提升目标信噪比约3.2倍,提升探测能力约2.5 mag,使用底片常数的均值计算目标位置,精度符合要求.使用星像几何形态检测     

特定区域内空间碎片仿真分析

针对载人航天的典型区域,利用目前流行的空间碎片模型对空间碎片分布进行了初步仿真,得到了一些定量的仿真结果,并对其进行了初步的分析;得到以下初步结论:400 km高度、倾角为40°～50°区域内,飞行器每年遭遇分米至米级尺度的空间碎片的概率为千万分之一量级;每年遭遇厘米级尺度的空间碎片的概率为百万分之一量级;每年遭遇毫米级尺度的空间碎片的概率为百分之四左右;每年遭遇0.1 mm级尺度的空间碎片约2次;每年遭遇0.01 mm级尺度的空间碎片约550～600次。可供相关工程应用部门参考。     

大气对532nm激光影响在漫反射激光测距中的应用

激光光束在大气中的传输是与大气特征有关的,如大气湍流、大气散射与吸收,而且激光测距的回波除了与距离有关外,其回波数及精度也与大气特征相关。漫反射激光测距的目标是低轨空间碎片,在一定反射截面的条件下,应用一定功率的激光进行地面靶板漫反射测距试验,以确定多少功率的激光器可实现空间碎片的漫反射测距,这时地面靶的距离选取应该具有代表性,它代表了在一定斜程下穿过整个大气层的效应。通过对大气湍流和大气衰减对激光传输的影响进行分析,理论上计算出在低轨目标为400km时,漫反射激光测距试验地面靶的水平距离该取多远时才能代表在一定斜程下穿过400km大气层的效应,从而为漫反射激光测距试验地面靶距离的选取提供参考依据。     

空间信号精度的算法设计与实验分析

导航系统的完好性关系到用户的安全问题,空间信号精度(SISA)是反映卫星导航系统完好性的重要指标之一。针对导航电文中的广播星历和钟差参数信息处理问题,设计了SISA参数计算方法;利用GPS和BDS系统中的实际数据,分析了不同轨道类型卫星SISA参数对空间信号误差的包络特性,并将导航电文中URA参数与SISA参数进行比较,验证了SISA参数计算方法。实验结果表明,SISA能够准确反映广播星历的空间信号精度,并能够对空间信号误差基本实现平均98%的包络能力;目前北斗广播星历中的URA参数不能够精确反映空间信号的精度,不同卫星的空间信号精度相差较大,SISA能够准确反映和包络北斗空间信号误差。     

近地小行星探测和危险评估

<正>1994年7月,苏梅克-列维9号彗星的21个碎片以约60 km/s的速度撞击木星,这是人类第1次直接观测到的大规模天体相撞.这次事件表明地球面临着天体碰撞的现实威胁.1995年在纽约联合国大厦召开的预防近地天体撞击地球的国际科学会议上,紫金山天文台提出了中国近地天体探测计划(CNEOS).1998年,CNEOS计划正式立项启动.从选址建站、望远镜和CCD系统研制,到投入试观测,实现海量数据处理和碰撞危险评估,经历了7 yr多时间.本论文综述CNEOS观测系统的概     

宇宙黎明和再电离时期低频全天总功率探测实验现状

宇宙黎明和再电离时期探测是目前宇宙学最前沿科学研究方向之一.对这一时期的直接探测只能依赖于观测来自这一时期红移后的中性氢21 cm信号,其3种主要探测方式之一是21 cm信号全天总功率测量.在此回顾已有和正在计划中的探测宇宙黎明和再电离时期的低频全天总功率测量实验及其进展,包括地面射电望远镜如BIGHORNS¹、EDGES²、LACE³、LEDA⁴、MIST⁵、REACH⁶、SARAS⁷ 3、SCI-HI⁸、PRI^ZM⁹以及空间低频总功率相关实验如DARE¹⁰、DAPPER¹¹、FARSIDE¹²、鸿蒙计划.其中, EDGES实验是目前唯一声称观测到疑似宇宙黎明信号的实验,然而其实验结果与标准宇宙学模型(Λ Cold Dark Matter,ΛCDM)有不符之处.如果该探测结果被证实,那么这将是人类第1次...     

新闻速递

“费米”发现强磁星星震 2009年1月22日,美国宇航局的费米1射线空间望远镜探测到了来自一颗强磁场中子星——被称为强磁星——的高能爆发。现正在分析这一数据的天文学家则发现星震波在这颗强磁星中振荡的信号。     

世界引力波探测网的现状

引力波是广义相对论的重要推论之一,迄今为止尚未被直接探测到。上世纪末共振棒引力波探测网曾联合运行.历经十余年的努力,世界激光干涉引力波探测网已经初步形成。今后一、两年将会同步运行。最新的关于中子双星的天文观测和分析给引力波探测带来了希望。     

分子云的天体化学观测和模拟研究

正分子云是恒星形成的主要场所.伴随着望远镜探测能力的提升,时至今日已经有约200多种分子在星际云团和星周环境中被探测到,为人们理解分子云内物理化学过程提供了观测窗口.天体化学就是通过理论、实验和模拟等手段,从物理化学角度理解分子云内分子演化的化学过程,揭示分子在星际空间的演化途径.本文首先简要介绍了两种分子频谱数据的分析方法—转动图和能级布局图方法,然后总结了天体化学模拟方面的最新研究进展,对一批大质量恒星形成区中复杂有机分子的观测进行了     

空间碎片天基光电光学可见条件与预报

随着航天活动的增加，产生的空间碎片也越来越多，空间环境日趋恶化，已经对人类的空间活动构成了威胁。监视测量这些空间碎片，天基光电比地基光电更为有利，而天基光电的光学可见条件与地基光电相比，有相似的，也有不同的，针对天基光电，给出了空间碎片的光学可见条件，即日光条件、地影条件、地光条件、地球背景条件、月光条件。在天基光电轨道特征、光学可见条件及天基光电坐标系已知的情况下，建立起天基光电预报方法。既可用于空间碎片预报，也可以用于空间碎片的轨道识别。     

空间碎片轨道预报中动力学模型基准的选取

在不同的轨道预报场景中, 使用的动力学模型也不同. 例如, 在低轨空间碎片的预报中大气阻力是十分重要的摄动力, 而到了中高轨, 大气阻力就可以忽略不计. 如何为不同轨道类型的空间碎片选择最优(满足精度要求下的最简)动力学模型还没有系统、详尽的研究. 将对不同精度需求、不同轨道类型下的大批量轨道进行预报, 通过比较不同动力学模型下的预报结果, 给出各种预报场景的最优动力学模型建议. 可以为不同轨道类型的空间碎片在轨道预报时选择基准动力学模型提供参考或标准.     

今后几年的月球探测和月球科学

近年来月球探测已经进入了一个全新的时代。特别是 1 990年以来 ,多个月球探测计划已经被成功实现 ,而且另外还有多个探测计划也在准备当中 ,并将在未来的几年内发射升空。在这种背景之下 ,中国的航天机构和有关的科学家也开始积极酝酿和开发自己的月球探测计划。这些月球探测计划将利用卫星上搭载的各种仪器探测和测量月球的地质和地理特性、化学成分和矿物组成、月球物理学特征以及包含地球大气在内的地月空间环境和行星际空间环境 ;进一步研究月球的起源和演化 ,探明月面环境 ,研究太阳等离子体物理 ,提供月面天文台和月面长期科研基地的候选地址 ,调查月球上的可利用资源 ,为将来开发月球提供充实的背景资料。参与新一轮的月球探测同样也为中国天文学研究带来了新的机会。