太赫兹空间应用研究与展望

近年来,我国在空间技术领域取得了举世瞩目的成就,多项技术已经达到国际先进甚至领先水平。要保持我国在空间领域的优势地位,必须加强适用于空间技术及应用的新方法、新手段。太赫兹(THz)技术为空间技术的发展提供了新的途径,因此对THz波空间应用技术进行研究非常必要。文章介绍了THz波的性质及特点,综述了THz技术在雷达、通信、遥感及航天工业等方面的应用,并对THz波在空间应用领域进行了展望,希望能够促进THz技术在该领域的研究及应用技术的进步。     

基于相关性理论的空间遥感器结构模型修正

基于相关性理论建模方法,对空间遥感器进行仿真模态和试验模态的相关性分析。并通过关键参数的灵敏度分析和优化,实现了对遥感器有限元模型的修正。验证了相关性理论应用在遥感器结构动力学模型修正方面的可行性。     

行扫描光学遥感器扫描参数对遥感图像定位结果影响模型

定量分析了定位模型中输入参数误差与定位误差关系,提出了一种结果的校正方法。根据图像定位结果实际的偏离规律选择定位模型中能校正该偏离的参数,修改该参数达到校正定位结果以实现精准定位。建立了极轨气象卫星行扫描光学遥感仪器的像元定位数学模型,分析了遥感器扫描参数偏差对定位结果的影响,给出了定量的定位偏差计算公式,为遥感器定位结果的校正提供了理论模型,可为遥感器设计的误差控制提供参考。     

星际探测借力飞行轨道的混合设计方法研究

以金星借力探测火星为背景,针对传统借力飞行轨道设计方法中存在的问题,提出了 一种星际探测借力飞行轨道的混合设计方法。该方法在分析借力天体特性的基础上,采用等 高线图给出可能出现借力参数匹配的区域,提出“软匹配”策略进行轨道拼接,采用混合优 化设计方法得到轨道优化设计参数,有效地解决了传统方法对一些满足约束条件转移轨道方 案的遗漏问题。本文以2017-2018年金星借力探测火星为例给出了设计结果,设计参数与 M.Okutsu给出的一致,同时还得到了该参数区域一个新的借力轨道转移方案。此外,本文还 对2010-2018年采用金星借力探测火星的转移轨道进行了研究,给出了金星借力探测火星 较好的设计参数区域,这些研究对于未来可能的火星探测任务的设计与规划具有重要的参考 意义。
     

基于金星借力的黄道面外日冕探测器轨道设计

针对向太阳高纬发射日冕探测器科学任务,对借金星引力探测器轨道设计进行了研究。用圆锥曲线拼接法给出了地球逃逸轨道参数中的升交点赤径和近地点幅角的解析解,保证了快速设计轨道。分析数组飞往金星的日心过渡轨道发现:首次飞入金星影响球前探测器日心轨道偏心率较大,是保证多次借金星引力提高倾角的关键;当探测器日心轨道偏心率接近零时,借力后轨道倾角不会继续提高。设计了与金星轨道周期相等的三次金星借力轨道,倾角最终达到黄纬20°以上。     

实验室条件下IRMSS遥感器MTF与遥感图像参数的相关分析设计与性能评估

调制传递函数MTF(ModuleTransferFunction)在物理光学理论中 ,是光学系统成像性能的综合评价指标。遥感器MTF的性能变化会导致遥感图像的质量变化 ,遥感图像质量的变化则导致描述遥感图像的参数的变化。文章以CBERS - 1的 0 2星IRMSS遥感器为例 ,在实验室条件下模拟遥感器在轨运行的成像过程并获得图像数据 ,MTF可通过专业仪器直接测量 ,然后再进行MTF与遥感图像参数的相关分析 ,从而确定出与MTF相关性最强的图像参数。文章的相关分析采用SPSS统计分析软件完成     

太赫兹技术及空间应用国内外发展现状研究

太赫兹（Terahertz,THz）波是频率介于红外和微波的电磁波,太赫兹辐射源的独特性质及其与物质相互作用所表现出的丰富物理和化学特性,使太赫兹技术在通信、遥感等空间领域展现出了巨大的应用前景。文章主要对太赫兹技术及空间应用的国内外发展现状进行研究,并归纳出其发展趋势,为我国太赫兹技术空间应用的发展提供情报支持。     

线阵CCD成像仿真研究

文章根据空间遥感用CCD(Charge-Coupled Devices)探测器的工作原理,研究了CCD成像仿真的数学模型,设计了一套完整的CCD成像模型,并研究了像元响应不一致性、电荷扩散、暗电流噪声等参数的分布特性.仿真试验表明,该模型仿真结果与实际器件的相关测量参数吻合度较高,与系统的MTF和S/R测试结果一致,准确度较高.     

图像三要素与MTF的分析研究

中低分辨率在轨运行卫星遥感器的调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)的监测一直是研究的难题.现提出的方法解决了中低分辨率在轨运行卫星遥感器MTF监测的关键技术.考虑到卫星遥感器的最终产物是遥感图像,从图像信息理解的三要素出发,即灰度、纹理和边缘,分析图像三要素与遥感器MTF的关系.在分析过程中,应用主成分分析方法,不仅对多组原始数据进行了简化,而且对图像参数进行了降维.通过与其它方法的比较,进一步验证了使用主成分分析方法降维的有效性;同时实验结果亦表明了主成分分析方法的可靠性.最后建立了图像单个综合参数与MTF的关系模型,拟合结果说明,此模型能较好地表达图像参数与MTF之间的关系,这将为在轨运行条件下的建模提供十分重要的技术支持.     

实验室条件下IRMSS遥感器MTF与遥感图像参数的相关分析设计与性能评估

调制传递函数MTF(Module Transfer Function)在物理光学理论中，是光学系统成像性能的综合评价指标。遥感器MTF的性能变化会导致遥感图像的质量变化，遥感图像质量的变化则导致描述遥感图像的参数的变化。文章以CBERS-1的02星IRMSS遥感器为例，在实验室条件下模拟遥感器在轨运行的成像过程并获得图像数据，MTF可通过专业仪器直接测量，然后再进行MTF与遥感图像参数的相关分析，从而确定出与MTF相关性最强的图像参数。文章的相关分析采用SPSS统计分析软件完成。     

金星大气环境模拟设备及试验技术综述

金星作为地球的姊妹星，具有极大的科学探索价值。鉴于金星环境的复杂性，了解金星内部只能通过着陆探测与漂浮探测方式进行，而金星大气环境模拟试验是未来开展金星着陆、漂浮探测器研制的基础。文章首先梳理出金星近表面环境模拟的关键技术，包括微量气体的精确测量与控制，高温、高压环境下的气体温度及压力控制与测量；之后综述了国内外金星大气环境模拟系统的研究现状，着重介绍了国外进行的金星大气环境模拟试验；继而在分析金星探测任务对环境模拟具体要求的基础上，对我国开展金星大气环境模拟试验研究提出建议。     

大气密度对降落伞充气性能的影响

尽管火星表面大气非常稀薄，但降落伞仍是火星探测着陆系统中一种重要的减速装置。文章建立了一个降落伞的充气动力学模型，并根据此模型研究了大气密度对降落伞充气性能的影响。结果表明：降落伞的充气时间和充气距离是随大气密度的减小而增大，同时，随着大气密度的减小，降落伞开始张开的速度变得非常缓慢。     

亚毫米波大气传输计算及分析

主要研究了在近亚毫米波段的大气传输特性，通过分析红外区和毫米波区的大气２模型，给出了亚毫米波段的大气传输模型参及加权项的表达形式。在吸收模型的理论的基础上，推导了以宏观气象条件为参变量的解析表达式，并由实验数据加权后的模型进行了验证分析，加权模型与实验数据基本吻合。在散射模型中，提出了以粒子的统计分布均值代替一般的密度分布，从而提高了计算精度。分别推导了Ｍｉｅ和Ｒａｙｌｅｉｇｈ散射系数求解的数学表     

大气密度对降落伞充气性能的影响

尽管火星表面大气非常稀薄,但降落伞仍是火星探测着陆系统中一种重要的减速装置。文章建立了一个降落伞的充气动力学模型,并根据此模型研究了大气密度对降落伞充气性能的影响。结果表明:降落伞的充气时间和充气距离是随大气密度的减小而增大,同时,随着大气密度的减小,降落伞开始张开的速度变得非常缓慢。     

金星探测——独特的深空之旅

概括了深空探测的重要意义。根据金星在太阳系中的特殊地位、金星探测的科学意义及对技术创新的意义,以及金星是早期深空探测的重点,认为金星是深空探测的重要目标之一。分析了金星探测特有的创新技术、金星的特殊环境、最近距离的行星探测等意义。提出了一种金星探测器的方案设想,介绍了飞行过程、科学载荷配置和探测器构型,可作为未来金星探测器方案设计的参考。     

基于精确星光大气折射观测模型的轨道摄动研究

基于星光折射间接敏感地平自主导航方法,改进了现有的大气密度模型和固定高度(25km)的观测模型,建立了自适应连续高度(20km～50km)的星光折射观测模型,并在此观测模型的基础上深入分析研究了影响导航精度的各种轨道摄动力,包括地球形状各阶摄动力、不同高度的大气阻力摄动力、太阳光辐射压力等.提出一种精简的大气模式--静止变标高球面大气,解决了由于高层大气密度的求解复杂,使大气阻力摄动模型不精确的问题,由此取得了较好的导航定位精度.利用UKF和EKF两种不同非线性算法,对考虑各种摄动力后的导航定位精度进行全面的计算机仿真实验,并就仿真结果进行了误差分析,同时研究了各种有关参数对导航精度的影响.     

俄罗斯Fregat上面级

介绍了俄罗斯Fregat上面级的基本功能、组成和主要技术指标。给出了其几何布置、贮箱可承力、独立性与自主性、液-固耦合及大幅晃动和多次起动等特点与关键技术等。给出了2003年欧空局火星探测项目、2005年欧空局金星探测项目和中俄联合火星探测项目等典型应用。     

大气噪声条件下VLF／LF通信系统仿真

影响甚低频／低频（VLF／LF）通信效果的主要因素是雷电引起的大气噪声,其发生具有随机性,理论分析比较困难。文章利用噪声特征经典分析模型,采用其低通等效形式在Simulnk仿真平台下建立了仿真模型,并对大气噪声条件下的甚低频／低频（VLF／LF）通信系统误码性能进行了仿真研究。     

Venus Express—Science observations experience at Venus

The Venus Express mission is the European Space Agency's (ESA) first spacecraft at Venus. It was launched in November 2005 by a Soyuz–Fregat launcher and arrived at Venus in April 2006. The mission covers a broad range of scientific goals including physics, chemistry, dynamics and structure of the atmosphere as well as atmospheric interaction with the surface and several aspects of the surface itself. Furthermore, it investigates the plasma environment and interaction of the solar wind with the atmosphere and escape processes.One month after the arrival at Venus the Venus Express spacecraft started routine science operations. Since then Venus Express has been observing Venus every day for more than one year continuously making new discoveries.In order to ensure that all the science objectives are fulfilled the Venus Express Science Operations Centre (VSOC) has the task of coordinating and implementing the science operations for the mission. During the first year of Venus observations the VSOC and the experiment teams gained a lot of experience in how to make best use of the observation conditions and payload capabilities. While operating the spacecraft in orbit we also acquired more knowledge on the technical constraints and more insight in the science observations and their results.As the nominal mission is coming to an end, the extended mission will start from October 2007. The Extended Science Mission Plan was developed taking into account the lessons learned. At the same time new observations were added along with specific fine-tuned observations in order to complete the science objectives of the mission.This paper will describe how the previous observations influence the current requirements for the observations around Venus today and how they influence the observations in the mission extension. Also it will give an overview of the Extended Science Mission Plan and its challenges for the future observations.     

Venus Express: Scientific goals, instrumentation, and scenario of the mission

The first European mission to Venus (Venus Express) is described. It is based on a repeated use of the Mars Express design with minor modifications dictated in the main by more severe thermal environment at Venus. The main scientific task of the mission is global exploration of the Venusian atmosphere, circumplanetary plasma, and the planet surface from an orbiting spacecraft. The Venus Express payload includes seven instruments, five of which are inherited from the missions Mars Express and Rosetta. Two instruments were specially designed for Venus Express. The advantages of Venus Express in comparison with previous missions are in using advanced instrumentation and methods of remote sounding, as well as a spacecraft with a broad spectrum of capabilities of orbital observations.