硬X射线成像仪量能器测试系统的设计与实现

硬X射线成像仪(Hard X-ray Imager, HXI)是先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)的3大载荷之一, 其中量能器作为其重要组成部分, 承担着观测30--200keV能段的太阳硬X射线的任务. 在卫星发射之前, 需要开展大量的测试工作, 以确保HXI量能器的各项功能和性能满足设计需求. HXI量能器通道数众多, 内含99个溴化镧探测器, 分别由8块相同的前端电子学板控制. 除了对各个通道的性能进行测试外, 地检系统还需模拟量能器在轨面对不同太阳活动时的运行情况, 对量能器进行全面完备的测试. 此外, 地检系统还需足够稳定, 能满足量能器在单机测试、环境试验、热真空与振动等多个不同测试项目的长时间测试需求. 为此, 设计了地检板与上位机软件, 结合放射源、直流电源、高压模块等组成一套HXI量能器的地检系统, 对8块前端电子学板实现同步配置与管理, 能高效完成指令发送与数据接收, 满足量能器最大数据输出带宽400Mbps的需求. 利用该系统, 在地面完成了HXI量能器的功能、性能验证, 获得了量能器的线性、死时间、能量分辨率等各项性能指标, 为HXI量能器的在轨高性能运行提供了保障.     

明安图射电频谱日像仪图像的强度定标方法

明安图射电频谱日像仪(Mingantu Spectral Radioheliograph, MUSER)能够在0.4--15GHz超宽频带内实现高时间、高空间、高频率分辨率的太阳射电成像. 而射电亮温度是描述太阳物理过程的一个重要的参数, 在研究不同射电辐射机制、太阳磁场以及太阳爆发过程中非热粒子加速等问题上有着非常重要的作用, 因此必须对MUSER观测的图像进行亮温度定标. 将介绍一种适用于射电日像仪图像强度定标的方法. 太阳射电图像中包含着太阳圆盘的结构信息, 利用射电日像仪短基线的可视度函数拟合第一类贝塞尔函数, 可以得到图像中宁静太阳圆盘的射电半径和强度, 再利用瑞利-金斯定律和每天的太阳射电流量可以计算得到每天图像的定标因子$G_c$, 从而实现对MUSER图像强度的定标. 将该方法应用到MUSER的实际观测数据中, 包括宁静太阳和有太阳射电爆发等不同的情况, $G_c$的误差基本不超过10%, 得到的宁静太阳亮温度与其他宁静太阳的结果具有较高的相关性, 表明了此方法的可行性和有效性.     

大型射电望远镜主反射面调整方法研究

随着毫米波天文学和空间通信的重要性日益提高, 对天线性能提出了越来越高的要求, 而天线性能往往受到其反射器表面精度的限制. 微波全息技术是一种快速有效的检测反射面天线表面轮廓的测量技术. 通过微波全息测量得到天线口径场, 计算天马65m射电望远镜反射面与理想抛物面的偏差. 天马65m射电望远镜的主反射面板是放射状的, 有14圈. 面板的每个角都固定在面板下方促动器的螺栓上进行上下移动, 且相邻面板交点处的拐角共用一个促动器. 采用平面拟合的方法可以计算各块面板拐角处的调整值, 但是同一个促动器会得到4个不同的调整量. 通过平面拟合, 同时以天线照明函数为权重的平差计算方法得到相邻面板拐角的一个平差值, 即天马65m射电望远镜1104个促动器的最佳调整值. 通过多次调整和新算法的应用, 天马65m射电望远镜反射面的面形精度逐渐提高到了0.24mm.     

月球交会对接VLBI差分时延研究

中国探月3期任务中,月球交会对接技术是任务成功的重要保障.利用嫦娥3号(CE03)绕月飞行的VLBI (Very Long Baseline Interferometry)时延数据,模拟仿真绕月交会对接过程中,同波束VLBI观测模式下,差分群时延的变化情况.仿真结果显示,在远程导引段,轨道器和上升组合体轨道距离保持100 km,持续半小时,差分群时延很好地反映了两者的轨道信息,可以用于定轨定位;自主控制段,上升组合体靠近轨道器,在轨道距离从5 km减小到20 m过程中,上升组合体加速追赶轨道器时,差分群时延快速趋近于0,上升组合体减速远离轨道器时,差分群时延绝对值快速变大.最后,利用嫦娥3号奔月段同时发射两个DOR (Differential One-Ranging)信号的VLBI时延数据,计算差分相时延,初步展示了月球交会对接过程中同波束VLBI差分相时延的误差情况.     

ASO-S卫星工程科学应用系统的数据库设计

先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory, ASO-S)卫星是我国首颗太阳观测卫星, 主要观测太阳耀斑和日冕物质抛射以及产生它们的磁场结构. ASO-S卫星的科学应用系统是科学卫星工程的6大系统之一, 它连接科学用户和卫星数据, 为将卫星的科学数据转化为科学成果提供保障. 科学应用系统的数据库是连接软件与海量数据的枢纽, 为科学数据生产和用户服务及运行提供数据层的支撑. 介绍了科学应用系统的数据库架构设计、数据库的选择以及数据库性能优化和表样例. 这里的数据库包括观测计划、工程参数、运维日志、科学数据、定标数据和特征事件识别等数据库. 这些数据库的建设将为ASO-S卫星工程科学应用系统的顺利运行提供数据支撑, 也可以为未来其他科学卫星类似数据库的搭建提供参考和借鉴.     

边带分离型超导SIS接收机本振耦合噪声研究

超导SIS (Superconductor-Insulator-Superconductor)接收机因极低的接收机噪声温度成为毫米波和亚毫米波段射电天文观测的首选.本振系统耦合噪声也是接收机噪声的一部分,在多年的天文观测中,发现本振耦合噪声无法完全忽略,对天文观测的灵敏度有一定影响.采用两个不同种类的信号发生器作为本振系统初级信号源,测试了超导SIS接收机的噪声温度,发现信号发生器输出的基底噪声能够耦合到接收机内部,从而增加接收机噪声强度.分析研究了本振系统热噪声和信号发生器基底噪声对接收机噪声的影响.通过在信号发生器输入端加入窄带滤波器滤除其基底噪声,消除了信号发生器基底噪声引入的接收机噪声,降低了接收机的整体噪声,提高了望远镜的灵敏度.     

中国省域广播电视业发展水平的空间计量研究

以2008~2014年中国31个省域的统计数据为基础,采用空间计量经济学方法对中国广播电视业发展水平的空间格局及其影响因素进行测算与分析。研究发现,中国省域广播电视业发展水平最高的集聚分布于东部沿海地区,部分东部地区和中部地区发展一般,西北、西南地区发展水平较低,总体呈现从东向西递减的梯度变化,但全国整体发展水平呈现显著上升趋势。经济发展水平、消费需求、财政投入和信息技术水平与中国广播电视产业呈现正相关,而产业结构与广播电视产业呈现负相关,且各省地理空间的邻接上未表现出溢出效应。     

Research on Parallel Algorithms for uv-faceting Imaging

The uv-faceting imaging is one of the widely used large field of view imaging technologies, and will be adopted for the data processing of the low-frequency array in the first stage of the Square Kilometre Array (SKA1). Due to the scale of the raw data of SKA1 is unprecedentedly large, the efficiency of data processing directly using the original uv-faceting imaging will be very low. Therefore, a uv-faceting imaging algorithm based on the MPI (Message Passing Interface)+OpenMP (Open Multi-Processing) and a uv-faceting imaging algorithm based on the MPI+CUDA (Compute Unified Device Architecture) are proposed. The most time-consuming data reading and gridding in the algorithm are optimized in parallel. The verification results show that the results of the proposed two algorithms are basically consistent with that obtained by the current mainstream data processing software CASA (Common Astronomy Software Applications), which indicates that the proposed two algorithms are basically correct. Further analysis of the accuracy and total running time shows that the MPI+CUDA method is better than the MPI+OpenMP method in both the correctness rate and running speed. The performance test results show that the proposed algorithms are effective and have certain extensibility.     

Multi-band Solar Full-disk Extreme Ultraviolet Imager

Solar Extreme Ultraviolet (EUV) imaging observation is an important measure for the researches of solar activities and coronal plasma physics. But the traditional EUV imager and spectrograph can hardly achieve simultaneously the high spectral resolution and wide field-of-view of solar imaging. This paper has designed a new type of solar EUV multi-band imager, by adopting a kind of slitless grating and grazing incidence structure, it can realize the solar full-disk imaging of high spectral and spatial resolution. The field-of-view of the imager can be as broad as 47′. The spectral resolution is 2×10^?3nm per pixel, and the spatial resolution is 1.4′ per pixel. The temporal resolution of the solar full-disk is better than 60 s. The analysis of the solar full-disk spectral image and system response shows that the imager can observe the morphological evolutions of various solar activities, and can provide more comprehensive data for the researches of solar physics and space weather forecast.     

Neptune Trojans: a Revisit and a New Membertwo

Up to now, 17 Neptune Trojan asteroids have been detected with their orbits being well determined by continuous observations. This paper analyzes systematically their orbital dynamics. Our results show that except for two temporary members with relatively short lifespans on Trojan orbits, the vast majority of Neptune Trojans located within their orbital uncertainties may survive in the solar system age. The escaping probability of Neptune Trojans, through slow diffusion in the orbital element space in 4.5 billion years, is estimated to be ～50%. The asteroid 2012 UW177 classified as a Centaur asteroid by the IAU Minor Planet Center currently is in fact a Neptune Trojan. Numerical simulations indicate that it is librating on the tadpole-shaped orbit around the Neptune's L₄ point. It was captured into the current orbit approximately 0.23 million years ago, and will stay there for at least another 1.3 million years in the future. Its high inclination of i ≈ 54^° not only makes it the most inclined Neptune Trojan, but also makes it exhibit the complicated and interesting co-orbital transitions between the leading and trailing Trojans via the quasi-satellite orbit phase.