大气环境监测卫星激光雷达技术

星载激光雷达是高精度测量全球大气CO2柱浓度和气溶胶垂直廓线的重要手段，大气环境监测卫星大气探测激光雷达(ACDL)在一套激光雷达中集成了2种探测体制，采用1 572 nm积分路径激光差分吸收方法测量全球CO2柱浓度，采用532 nm高光谱探测(HSRL)方法测量气溶胶和云的垂直廓线，均为国际首次在星载平台成功验证，是国际首个星载CO2探测激光雷达和国际首个高光谱气溶胶探测激光雷达。在国际已发射的星载激光雷达中，ACDL激光雷达是探测体制最全、波长最多、能量最高、频率最稳和精度最准的激光雷达，实现了创新跨越。大气探测激光雷达在轨连续工作，首次获得了全天时精度优于1 ppm的全球CO2柱浓度、精度优于20%的气溶胶廓线等遥感数据。本文介绍了ACDL激光雷达的工作原理、系统参数以及相关的定标测试结果。     

路径积分差分吸收激光雷达反演模型设计与测试

激光雷达作为主动探测手段,能够较好地弥补被动卫星(如OCO-2/3、GOSAT-1/2和Tan Sat等)的不足,实现高精度、全天候和全天时的观测。中国在2022年4月16日成功发射世界首颗基于主动理论探测二氧化碳柱浓度(XCO2)的激光雷达卫星。本文基于前期在秦皇岛的缩比飞行试验数据,围绕优化积分权重函数和优化差分吸收光学厚度两大核心要素,提出了基于光谱能量模型的算法框架。该框架旨在提高基于主动理论的星载激光雷达探测XCO2反演的精度。评估获得光谱能量模型在海上、陆地上的测距精度分别为0.74和6.20 m。论文的工作在10 s滑动平均值下,海洋、城市和山区的平均XCO2值分别为411.07、425.71、417.87 ppm,标准差分别为1.93、0.85、0.96 ppm。综上所述,光谱能量模型对我国发展基于差分吸收激光雷达的二氧化碳浓度算法具有重要的参考意义。     

大气环境监测卫星方案设计与技术特点

大气环境监测卫星(DQ-1)是国家民用空间基础设施中长期发展规划中的科研卫星，其运行于705 km高度的太阳同步轨道，装载大气探测激光雷达(ACDL)、高精度偏振扫描仪(POSP)、多角度偏振成像仪(DPC)、紫外高光谱大气成分探测仪(EMI)及宽幅成像光谱仪(WSI)等5台遥感仪器，通过主动激光与被动高光谱、多光谱、多角度、偏振等手段结合，实现对大气CO2、细颗粒物、污染气体、云和气溶胶等要素，以及对大气环境、水环境和生态环境等进行大范围、连续、动态、全天时的综合监测;卫星CO2柱浓度探测精度优于1 ppm，为国际最高。卫星入轨后各分系统工作正常，在轨测试结果均满足要求，能够进一步提升我国大气环境综合监测、全球气候变化和农作物估产、农业灾害等应对能力，推动生态环境、气象、农业农村等领域遥感应用。本文概述了DQ-1卫星的总体设计方案，总结了卫星的主要技术特点及创新点，介绍了卫星系统在轨测试情况，并对卫星的应用前景进行了展望。     

大气探测激光雷达校飞样机研制与飞行验证

星载激光雷达是高精度测量全球温室气体和气溶胶垂直廓线的重要手段，大气环境监测卫星大气探测激光雷达(ACDL)在国际首次采用激光积分路径差分吸收技术测量全球CO2柱浓度，采用532 nm高光谱探测技术测量气溶胶和云的廓线。星载激光雷达载荷研制期间，同步研制一套主要功能一致的机载大气探测激光雷达校飞样机，并开展机载飞行试验，获取了大量飞行试验及其对比数据，提供了机载平台真实的数据源，对于优化ACDL激光雷达系统参数和研究星载数据反演算法至关重要。最后在机载飞行平台下，验证了优于1 ppm的CO2柱浓度测量精度和优于15%的气溶胶测量精度。未来利用该机载样机可以进一步开展星地对比验证。     

大气环境监测卫星在生态环境行业应用分析

大气环境监测卫星是首颗生态环境领域大气环境监测专用卫星。卫星搭载了5台有效载荷，可实现CO2主动激光探测和大气细颗粒物的主被动结合探测，以及对气态污染物、云和气溶胶、水环境、自然生态等要素大范围、全天时综合监测，为生态环境遥感监管提供重要的数据支撑。本文从卫星载荷特点及数据获取能力出发，分析了其在生态环境行业的应用能力，并从大气环境、水环境和生态环境监测3个方面，结合在轨测试情况对卫星的应用能力进行详细阐述，可为开展大气环境监测卫星遥感应用提供参考。     

定量遥感有效载荷配置方法与发展

针对定量遥感这一广泛应用于气象、海洋与环境等领域卫星的遥感技术，分析了各个领域的应用需求。为了解决如何根据定量遥感的应用需求，快速配置有效载荷，并合理设置有效载荷的探测谱段(频段)这一制约卫星发展的关键问题。提出了从探测目标着手的方法，首先，分析满足探测要素所需的谱段设置、指标要求和有效载荷配置类型，得出了有效配置载荷的方法和思路;其次，以全球云探测为例，验证本方法的合理性;最后，分析定量遥感有效载荷的发展重点和发展方向，为气象、海洋与环境领域等定量遥感卫星的长期发展提供技术支撑。     

大气环境监测卫星校飞试验设计与验证

针对大气环境监测卫星上国际首次采用主被动结合探测体制的效能,在卫星研制初样阶段开展了多载荷综合探测航空校飞试验,验证了大气探测激光雷达(ACDL)探测性能以及双偏振载荷匹配探测原理,并为地面应用系统提供真实遥感数据源,验证数据处理方法的正确性。详细介绍了大气环境监测卫星校飞试验的总体设计方案,系统阐述了试验目的、系统构成、试验过程,对试验结果进行了详细分析,为卫星发射入轨后应用效能保证奠定了基础,同时为后续校飞试验积累了经验。     

星载激光雷达高精高稳探测卫星系统保证技术

激光雷达探测精度高,具备全天时工作和垂直探测能力,在大气环境天基遥感领域应用广泛。基于CO_2柱线浓度激光遥感探测原理,分析了积分路径差分吸收星载激光雷达测量系统的激光波长、能量精度和稳定性及光轴指向精度等关键指标要求和功能模块配置,重点开展了星载激光雷达光机头部稳定安装、良好机热环境保障及星敏载荷一体化布局等整星层面系统设计保证,仿真结果初步表明设计方案可行。同时,提出了激光雷达波长、能量精度及稳定性实时监测、卫星对地光轴指向高精度测定和星地载荷光轴指向测量误差标定的地面试验验证要求,以确保系统设计的有效性,为激光雷达遥感卫星的研制提供了技术参考。     

星载二氧化碳探测研究进展

二氧化碳(CO2)是大气中最典型的温室气体，大气中CO2浓度持续增加是全球气温升高的主要原因。温度升高导致自然环境恶劣，各类自然灾害频发，极端天气数量增加，对人类生活环境造成巨大的影响，因此推动绿色低碳发展势在必行。准确监测CO2的排放，了解CO2源和汇的分布，是遏制大气CO2浓度升高、减缓全球变暖的前提条件。因此，准确获取全球范围内高精度时空分辨率的CO2观测数据十分必要。卫星遥感可以有效观测CO2的全球分布，获取大范围高精度数据。本文旨在对目前用于大气CO2探测的卫星载荷发展状况进行综述，包括基于被动遥感CO2的卫星现状和数据产品、基于主动遥感CO2的卫星的研制情况和目前的主要工作进展。     

海洋遥感卫星及应用发展历程与趋势展望

正海洋卫星能够对全球海洋大范围、长时期的观测,为人类深入了解和认识海洋提供了其他观测方式都无法替代的数据源。海洋遥感卫星通过搭载各类遥感器来探测海洋环境信息,按照功能可分为海洋水色卫星、海洋动力环境卫星和海洋监视监测卫星。目前,全球共有海洋卫星或具备海洋探测功能的对地观测卫星近百颗。美国、欧洲、日本和印度等国家和地区均已建立了     

关于互斥方案决策问题的研究

互斥方案决策时，运用净现值和内部收益率指标，经常遇到结论相矛盾的情况，本文主要应用方案重复法和投资增额评价法解决这一问题。     

Some new applications of the generalized problem of two fixed centers

A generalized problem of two fixed centers and its limiting version is considered. New possible applications of this problem are obtained. Using a symmetric version of the problem, the external field of gravitation is approximated. The limiting version approximates the inner field.     

前苏联卫星遥感技术概况及其应用

该文介绍前苏联航天遥感系统的概况及其应用。     

Statistical investigation of Heliospheric conditions resulting in magnetic storms: 2

This work is a continuation of investigation [1] of the behavior of the solar wind’s and interplanetary magnetic field’s parameters near the onset of geomagnetic storms for various types of solar wind streams. The data of the OMNI base for the 1976–2000 period are used in the analysis. The types of solar wind streams were determined, and the times of beginning (onsets) of magnetic storms were distributed in solar wind types as follows: CIR (121 storms), Sheath (22 storms), MC (113 storms), and “uncertain type” (367 storms). The growth of variations (hourly standard deviations) of the density and IMF magnitude was observed 5–10 hours before the onset only in the Sheath. For the CIR-, Sheath-and MC-induced storms the dependence between the minimum of the IMF B _z-component and the minimum of the D _st -index, as well as the dependence between the electric field E _y of solar wind and the minimum of the D _st -index are steeper than those for the “uncertain” solar wind type. The steepest D _st vs. B _z dependence is observed in the Sheath, and the steepest D _st vs. E _y dependence is observed in the MC.     

Studies of substorm on March 12, 1991: 2. Auroral electrons. Acceleration,injection, and dynamics

In the first part of this study of the substorm of March 12, 1991, the space-time structure of substrorm disturbance and dynamics of auroral ions were considered. This second part presents an analysis of measurements of auroral electrons onboard the CRRES satellite. It is demonstrated that enhancements of the electron flux (injections) during large-scale and local dipolarizations of the magnetic field are determined by a combination of field-aligned, induction, and betatron mechanisms of acceleration with an effect of displacement of the drift shells of particles. The relative contributions of these mechanisms in relation to the energy of auroral electrons are determined.     

The concept of a Space-Space interferometer for observations in mm and sub-mm wavebands

At present, space radio astronomers and engineers study the prospects of design of the second-generation ground-space interferometers for astrophysical research with the microsecond angular resolution of sources. The implemented Japanese VSOP project (1998–2003) and the Russian Radioastron project (under preparation for space flight) are related to the first generation. In this paper, the ideology and configuration of the Space-Space interferometer are considered. It would allow one to obtain principally new capabilities: to exclude the Earth’s atmosphere influence, to realize a quasi-phase-stable interferometer, and to remove the problems of electromagnetic compatibility with other services. Moreover, a capability will appear to carry out preliminary correlation processing onboard the spacecraft due to achievement of small residual uncertainties in signal delay and frequency and, owing to this, to realize onboard data compression in order to transmit data to the Earth by usual space communication channel.