中性原子成像仪的定标测试

中性原子成像仪（NAIS-H）获取的高时空分辨率图像可为地球空间磁暴和亚暴过程的各类机制研究提供全景式的空间粒子分布数据,为磁层与电离层耦合、磁层能量耗散等MIT（磁层elax-elax电离层elax-elax热层耦合小卫星星座探测计划）科学研究任务提供重要的数据支撑.探测器的标定是研制过程的一个重要技术环节,是日后空间探测数据分析和反演基本依据.本文利用模拟信号源对中性原子成像仪原理样机的前端电子学系统进行了能谱定标,并利用电子加速器对标定的能谱进行了辐射测试验证.      

代数重建法反演环电流分布的初步结果

TC-2卫星携带了高能中性原子成像仪.在理论上可以根据对中性原子的探测通过反演获得磁层中环电流的空间分布.开发了一种新的反演技术和算法来反演环电流的分布.文中将层析成像技术引入反演环电流区离子分布,把磁层空间环电流区域划分为网格并依据层析成像常用的代数重建法反演环电流的分布.反演前后的电流离子分布具有一致性,证实了这种反演方法的可行性.通过对比反演结果与初始分布,模型通过较少的假设和简单的步骤就可以获得全面的环电流信息.      

英国空间局为SMILE提供300万英镑资助

正英国空间局(UKSA)网站2017年10月30日报道,UKSA将为太阳风-磁层相互作用全景成像卫星(SMILE)任务提供300万英镑的资助,用于开发SMILE的软X射线成像仪(SXI)。SMILE任务计划于2021年发射,将首次实现对地球磁层的整体成像观测,揭示磁层大尺度结构及其对太阳风扰动的响应,增进对日地关系的认识。UKSA此次资助将支持3个英国学术团队开展     

磁暴期间环电流离子中性原子成像的模拟与观测比较研究

采用已经建立的环电流离子解析模型,结合Chamberlain地冕中性层模型,研究了2004年11月一次大磁暴期间的环电流区域中性原子(ENA)图像.结果表明,模拟的ENA图像与TC-2卫星搭载的中性原子成像仪(NUAUD)的观测图像在方位角或地方时分布、高度或纬度分布和能谱分布方面存在一定的差异.如果依据磁暴发展的不同阶段来选择环电流离子模型的方位角不对称因子和通量最大方向的方位角,增大地冕中性层在低高度区域的密度或者考虑氢(H)以外的其他中性成分,改进注入边界处的离子能谱分布函数,且考虑不同种类环电流离子的比例随磁暴发展可能发生的变化,该模型有望产生更符合观测的模拟ENA图像.     

上行离子源区卫星探测的轨道需求分析

极区从电离层到磁层的上行粒子流探测研究是空间天气建模中的重要问题,其起源和加速机制是磁层-电离层-热层耦合小卫星星座计划的主要科学目标. 磁层-电离层-热层耦合小卫星星座计划拟定由两颗磁层星和两颗电离层/热层星组成星座对极区进行联合观测. 其中,上行粒子源区附近的就位探测是电离层-热层耦合机制研究的重点,也是电离层/热层星轨道设计的关键. 根据相关空间探测计划和卫星观测结果,通过比较圆轨道和椭圆轨道两种方案,确定电离层/热层星采用椭圆轨道.      

“磁层-电离层-热层耦合”小卫星星座探测计划背景型号任务研究简介

2016年6月,中国科学院遴选出5个空间科学卫星项目,争取在2020年前后发射,“磁层-电离层-热层耦合”（MIT）小卫星星座探测计划就是其中之一。该计划对于深入理解空间天气的一些重要物理过程有着重要意义,与国际同领域的任务相比,他具有独特的切入点和创新思想。     

技术水平有提高空间天气早知道"探测"系列科学卫星展新貌

2003年12月30日发射的中国探测-1卫星是"地球空间双星探测计划"(简称"双星计划")中的第1颗卫星,运行在赤道轨道.2004年7月25日,"双星计划"的第2颗卫星--探测-2由长征-2C改进型火箭送入地球极轨道.这2颗探测地球磁层空间的卫星分别运行于目前国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的重要活动区,主要用于研究太阳活动、行星际磁层空间暴和灾害性地球空间天气的物理过程.     

日冕能量中性原子编码调制成像方法应用

针对空间天气活动机理、机制及规律等方面研究需要，Kuafu卫星计划提出对日冕中性原子进行成像观测.通过分析日冕中性原子观测的科学意义和观测方法，采用编码调制方法进行日冕中性原子成像，并依据科学指标完成了整个仪器初步方案设计和仿真计算.仪器测量的中性原子能量范围为0.5~6MeV，视场范围为360°×10°.利用高压静电偏转电极板去除测量范围内的带电粒子，仪器由m序列编码调制栅网与硅半导体构成的成像结构及电子学箱共同组成.编码成像方案和仿真计算奠定了日冕中性原子成像观测的技术基础，可为空间天气中长期规律及预报等研究提供技术手段.      

磁层顶穿越事件自动识别算法

磁层顶是太阳风与磁层进行质量、动量、能量交换的关键区域.磁层顶穿越事件(MCEs)可通过对卫星探测到的粒子能谱和磁场数据图进行人工分析的方式来识别.因太阳风动压和行星际磁场的易变性,位于磁层顶附近的卫星经过长期观测可能会经历成千上万次的磁层顶穿越.人工分析的方法工作量巨大,而且识别速度慢.本文发展了一种新的日下点附近M...     

“宇宙神”5发射4颗科学卫星

<正>3月12日,美国联合发射联盟公司的"宇宙神"5-421型运载火箭在卡纳维拉尔角空军站发射了美航宇局的4颗"磁层多尺度"(MMS)磁层研究科学卫星。该卫星是航宇局"日地探测器"计划下的第4项任务。整个项目共耗资11亿美元。这4颗配备相同仪器的卫星将按     

Polar CEPPAD/IPS energetic neutral atom (ENA) images of a substorm injection

The CEPPAD Imaging Proton Spectrometer on the POLAR spacecraft has proven to perform very well as an Energetic Neutral (ENA) atom imager, despite the fact that it was designed primarily for measuring energetic ions in-situ. ENAs emitted from the ring current can be detected during storm- as well as quiet-time conditions and can be monitored continuously for many hours at a time when Polar is situated in the polar cap. In addition, we are able to routinely detect ‘bursts’ of ENA emissions in response to substorm-associated ion injections. In this paper, we present ENA images of a single such event together with global auroral imager data from the POLAR VIS instrument. LANL geosynchronous energetic particle data, and ground magnetic Pi2 data in order to establish that such bursts are indeed caused by substorm injections.     

嫦娥四号能量中性原子观测揭示太阳风与月面相互作用新特征

与地球不同,月球暴露在太阳风中.太阳风注入到月面,与月壤相互作用,部分太阳风质子以能量中性原子(Energetic Neutral Atom,ENA)的形式被月表散射.另外,月球局部地区的磁异常能阻挡太阳风到达月面,并形成微磁层,成为月面天然的保护屏障.然而以往相关的观测数据都来自轨道器,月面的真实情况无从知晓.嫦娥四...     

日球层内外能量中性原子的探测

能量中性原子(Energetic Neutral Atoms, ENA, 简称能原子)是指在日球层内外空间, 拥有>0.1keV动能的原子.在此空间领域并没有温度>106K的中性气体, 但却充满动能>0.1keV的正离子.因此能原子A应该是A+离子与原地稀薄气体B原子或分子交换电荷所产生的, 即A++B→A+B+. 电荷交换涉及极小的动能变化, 新生的能原子A和离子B+基本上各自保持原有动能. 离子B+随即被当地磁场俘获, 能原子A则脱离磁场约束并携带其原属离子群的成分和能量信息而直线运动, 成为遥测空间等离子体的有效媒介. 美国人造卫星 IBEX (Interstellar Boundary Explorer) 直接探测得到来自日球层以外星际空间的能原子, 大幅延伸了利用能原子遥测空间等离子体的领域. 本文据此论述了空间能原子的发现, 综述了探测空间能原子的基本概念与实例、取得的主要成果、仪器设计和研制进展以及未来空间利用能原子遥测的发展趋势.      

Remote sensing of the ring current using energetic neutral atoms

Energetic neutral atom (ENA) images of the storm-time ring current obtained from the ISEE-1 spacecraft provide information for a “zero-order” global model of the energetic ion distribution. With the assumption of isotropic pressure and magnetostatic, non-convective pressure balance, the global system of electrical currents driven by the ion pressure can be calculated using Euler potentials for the divergenceless current density. Radial pressure gradients drive azimuthal currents, and azimuthal pressure gradients drive radial currents. The radial currents cause current lines in the inner magnetosphere to close in the ionosphere, forming a “partial” ring current. The intensities and locations of these field-aligned currents driven into and out of the ionosphere resemble those of the observed Region 2 current system, but not all observed properties of the Region 2 system are reproduced by the “zero-order” model.     

Energetic neutral atom (ENA) and charged particle periodicities in Saturn’s magnetosphere

The Magnetospheric Imaging Instrument (MIMI) on the Cassini spacecraft has observed energetic neutral atoms (ENA) and charged particles at Saturn from mid-2004 to the present. The particles often but not always reveal striking periodic behavior that seems to depend on the type of particle and spacecraft location. When subjected to a Lomb periodogram analysis, energetic electrons (>150 keV) exhibited strong frequency peaks near 10.80 h (the nominal or “base” period of Saturn kilometric radiation) during 2006–2008, but essentially no periodicity during 2005. The electron periodograms also show pronounced “double” frequency peaks in 2007 and 2008. Energetic protons (3–26 keV) show strong peaks near the same period for 2005–2007, but none for 2008. Oxygen ions at the same energies display strong peaks for 2005 and 2006, but not for 2007 and 2008. By projecting the ENA images onto Saturn’s equatorial plane or onto a plane perpendicular to the equatorial plane and then summing the data in the appropriate dimension, “strip” images can be constructed from which a time history can be derived. These time histories of ENA emissions are also subjected to a Lomb periodogram analyses. The energetic hydrogen neutrals (20–50 keV) exhibited periodic behavior only during 2007, while energetic oxygen neutrals (64–144 keV) displayed a strong SKR-like period in 2005 and 2006 but not for 2007 or 2008. Some of this behavior may be due to changing spacecraft aspect relative to the ENA emissions, and some of it may be real. This periodic behavior may be consistent with a rotating anomaly that “flashes” brightly in the midnight-to-dawn sector once per 10.8 h, with the flash parameters depending on particle species and energy.     

Gamma-ray spectrometer for Japanese lunar polar orbiter

We review the current status of the development of Gamma-Ray Spectrometer (GRS) for the Lunar mission SELENE. The GRS instrument will measure gamma-rays in the energy range from 100 keV to 9 MeV. The instrument is a high-purity Ge detector surrounded by BGO and plastic scintillators which are operated as an anticoincidence shield, and is cooled by a Stirling cycle cryocooler. The primary objective is to provide global maps of the lunar composition. Measurements are anticipated for Fe, Ti, U, Th, K, Si, Mg, Al, O, Ca and Na over the entire lunar surface. The abundance of water ice in the permanently shaded craters at both the lunar poles will be measured with this instrument.