寻找地外生命的进展与前景

介绍并探讨了人类运用天文学、深空探测及计算机模拟与统计等多种方法和手段在太阳系内的地外天体及太阳系外的类地行星上寻找地外生命的进展,如:美国航空航天局及欧空局的一系列探测器都发现火星土壤略呈碱性可能适宜生命的存在,火星大气正在不断释放可能由火星地质或生物作用产生的甲烷;表面为巨厚的水冰覆盖的木卫二如果内部炽热,则极有可能存在生命;而土卫六则非常类似现代生命起源理论中生命起源时的原始地球。对彗星的撞击探测结果表明,其内部存在着有机物和黏土矿物,可能给早期原始地球带来了有机物甚至生命;对太阳系外的射电天文观测则发现了仅银河系中就有无数的类地行星。不仅如此,"寻找地外智慧生命"计划还试图通过倾听地外智慧生命的通讯信号和主动发射地球人类的通讯信号以和地外智慧生命取得联系。美国航空航天局发射了带有地球位置及生命信息的太阳系外探测器,也做出了类似的努力。从取得的探测结果和重要发现来看,地外可能存在着适宜生命产生及演化的条件,这使我们看到了寻找地外生命的新曙光。但囿于对地外生命形式认识的缺乏和深空探测技术的限制,目前想要找到它们还是个极其艰巨的任务。     

火山与深空深地深海探测密切相关

在已知的太阳系行星及其卫星中几乎都发现有火山。火山作用贯穿于地球及其他星球的整个时空，在它们形成演化中扮演重要角色，是星球的灵魂。地球系统科学和深空、深地、深海探测是当今科技发展战略的重要组成部分和世界科技竞争的制高点，这些重大基础理论和战略需求的研究都离不开火山，无论是上天、入地、下海都要面对火山。火山是探索深地、深海的窗口，是通往宇宙的桥梁。目前人类能探知的地下深度仅约12 km，且只有一个点，而火山却能把数十千米，乃至几百千米深的物质带到地表，覆盖了地球和其他星球的大部分表面，这些火山产物是反演星球内部物质组成、结构和动力过程的重要抓手，对揭示行星差异演化和运行规律具有重要意义。此外，火山作用对气候、环境、资源、生物等都会产生重大影响，是构建地球系统科学的天然纽带，加强火山研究是大科学需要，势在必行。     

脉冲星用于深空探测器导航定位及授时的探讨

研究了脉冲星导航基本原理,分析了现有脉冲星导航定位算法,探讨了其在深空探测器自主导航定位和授时方面的应用。     

△DOR深空导航定位技术进展

△DOR是一种基于甚长基线干涉（VLBI）测量的导航定位技术,在系统硬件性能保持不变的情况下,可以通过增大基线长度来提高定位精度,在深空测控领域有很大的应用优势。介绍了△DOR深空导航定位技术的基本原理及国内外发展现状,对△DOR系统的关键技术进行了分析和总结,同时,给出了这一技术有待进一步深入研究的探讨。     

用于空间中高能离子探测的飞行时间(TOF)质谱仪——发展现状与展望

对空间中能量介于几十keV到几MeV的离子进行成分、能谱、通量和角分布等信息的测量,具有十分重要的科研和应用价值.20世纪80年代,一种基于二次电子发射(Secondary Electron Emission, SEE)的TOF×E空间中高能离子探测器(下简称中高能TOF质谱仪)问世,直到今天,仍然被广泛应用于各类空间任务.本文将重点介绍中高能TOF质谱仪的技术原理,发展历史,当前发展现状和未来趋势.另外还对中高能TOF质谱仪的质量分辨率和抗干扰能力两项关键参数的影响因素进行分析,并探讨通过引进石墨烯薄膜和金刚石探测器改善两项性能的可能性.该项技术目前我国仍未掌握,但随着我国多项深空探测项目即将开展,已对该技术提出了科研和应用需求.针对未来不同的空间任务需求,我国对中高能TOF质谱仪的研发应涵盖单方向高精度和多方向多要素两种类型,并研究通过引进石墨烯薄膜和金刚石探测器等新技术,进一步提升其探测性能和空间任务适应性.     

深空探测与对地观测

离开地球引力场,进入广阔的太阳系与浩瀚的宇宙去认识其他的行星,探索天文奥秘,是全人类永恒的追求。深空探测,为我们打开了探索宇宙起源与演化的大门,人类将更加合理地利用空间资源,扩展生存空间,持续发展,造福后代。     

Frontiers in lunar science based on bibliometric analysisSCIEI北大核心CSCD

月球是人类开展深空探测的首选目标,月球探测是世界各国科技竞争的制高点。开展月球科学前沿研判,对我国实施深空探测战略、规划行星科学研究路径,进而赢得未来竞争优势至关重要。基于Web of Science数据库,本文利用文献计量学方法,对月球科学领域论文产出数量、学科和期刊分布、主要国家和领先机构的竞争力、国际合作等进行了深度分析,并通过聚类分析获得当前研究热点,梳理出五大研究领域和七大前沿问题。过去20年,我国在月球科学研究取得了长足进步,但仍然存在优秀论文少、顶尖学者少、学术期刊少的问题。未来月球科学可能在三个方向上实现突破:月球的水仍将是国际月球探测和研究的重点;月球内部结构探测或是我国弯道超车的机遇;新的月球样品将进一步揭示月球形成和演化的奥秘。本研究结果可以为我国未来月球探测和研究的规划与组织提供参考。     

深空探测器同波束相位参考成图相对定位方法

针对我国后续深空探测任务中高精度相对定位需求,提出了采用天文同波束相位参考成图技术进行深空探测器相对定位的方法。首先建立适用于深空探测器信号特点的同波束相位参考成图相对定位模型,然后分析信号带宽和UV覆盖两个因素对测量精度的影响。最后利用我国VLBI观测网(CVN)在2013年15、20和21日接收的嫦娥三号着陆器和玉兔号巡视器下行同波束数据,处理得到了巡视器在5个环拍点相对着陆器的位置,验证了本文方法的可行性及其对探测器下行信号的强适应性。与视觉定位结果的对比表明,巡视器相对着陆器定位精度达到米级。     

深空探测器精密定轨与重力场解算系统(WUDOGS)及其应用分析

WUDOGS是武汉大学自主研发的深空探测器精密定轨与重力场解算软件系统。该软件目前已经具备月球、火星探测器的高精度定轨能力。本文首先简要介绍了WUDOGS设计思路及其主要功能,然后重点介绍了WUDOGS与国际上领先水平的行星探测器精密定轨软件系统GEODYN-Ⅱ的交叉验证测试过程。结果表明:对于探测器的轨道预报,WUDOGS与GEODYN-Ⅱ的1个月位置差异小于0.3mm,2d位置差值小于5×10-3 mm;双程测距、双程测速的理论计算值和GEODYN-Ⅱ的差值分别在0.06 mm、0.002 mm/s的水平;对月球探测器"嫦娥一号"的精密定轨显示WUDOGS和GEODYN-Ⅱ符合在2cm水平,对火星探测器MEX的精密定轨显示WUDOGS和欧空局精密轨道符合在25m水平。该软件目前的研发情况及其与国外研究水平的对比表明WUDOGS具有良好的应用前景,对满足我国后续深空探测发展的需求以及深空探测器精密定轨软件的研发具有重要意义。