铷原子钟物理部分的低剂量率辐射效应研究

铷原子钟物理部分是铷原子钟的原子鉴频器,决定铷原子钟的短期和长期稳定度（1s以上）,其中使用了金属铷、玻璃、镍铁合金等材料和一些双极性晶体管、运算放大器等器件,其核心部件铷泡是一个采用特殊真空工艺制造的器件,这些材料、器件和工艺的低剂量率辐射效应需要实验评价。本文提出并完成了铷原子钟物理部分的低剂量率辐射实验,采用Co60γ源,辐射剂量率0.01rad（Si）/s,总剂量50krad（Si）,对铷原子钟物理部分和铷泡的辐射效应分别进行了实验评估。这项研究更加真实地逼近了空间的电离辐射,实验数据对于星载铷原子钟的在轨运行监测和下一代星载铷原子钟的抗辐射设计具有重要的作用。     

实践五号卫星空间探测与实验成果学术研讨会召开

中国空间科学学会空间探测专业委员会于2002年9月在福建省武夷山市召开了实践五号卫星空间探测与实验成果学术研讨会,出席这次会议的有参加指挥、设计和研制卫星应用系统和有效载荷的科技工作者及领导,到会55人,收到论文34篇.实践五号科学探测卫星的主要任务是:（1）进行空间单粒子事件及对策研究试验并进行空间高能带电粒子和剂量测量.（2）进行未来复杂航天器有效载荷系统与波段高速数传发射机、大容量固态存储器及有效载荷数据管理系统的先期在轨技术实验.（3）进行空间流体科学实验.实践五号科学探测卫星在轨运行期间获得了大量科学数据,顺利地完成了各项实验任务.     

γ辐照对铷频标物理部分参数影响的研究

通过γ辐照试验,分析了辐照对铷频标物理部分各项参数的影响。辐照后,振荡回路的电流变化对频标准确度的影响可忽略不计;光电二极管受辐照后会使短期稳定度变差,辐照剂量率小于1 400 rad（Si）/h,不会对频标的短稳性能产生显著影响;控温电路受辐照后会引起控温点移动,从而改变频率准确度。     

电磁监测试验卫星矢量磁场探测方法

电磁监测试验卫星是中国第一颗近地轨道电磁场科学探测试验卫星, 探测空间背景磁场是其重要任务之一. 空间背景磁场探测需要在卫星平台上对空间矢量磁场进行长期稳定准确探测, 电磁监测试验卫星采用磁通门磁强计和基于CPT效应的绝对磁场校准装置(Coupled Dark State Magnetometer, CDSM)分别探测空间相对矢量磁场以及绝对标量磁场, 通过数据处理, 使最终的矢量磁场探测数据具有准确性. 这种数据处理方法在理想模型下拥有解析解, 实施过程中载荷的噪声、 准确度及稳定性影响模型的准确性, 会产生数据校准误差. 通过对在轨磁场探测的模拟确定了这种数据处理方法的性能, 验证了在载荷设计性能的基础上电磁监测试验卫星的磁场探测可以实现1 nT的准确度.      

星敏感器用4T像素CMOS图像传感器总剂量效应研究

对星敏感器用4T像素CMOS图像传感器总剂量效应进行研究,机理分析及总剂量试验结果表明像素暗电流及暗电流不一致性随总剂量增加而增加,像素光强响应及满阱容量随总剂量增加而降低.进一步分析得出星敏感器星点定位误差随辐照总剂量增加而增大,在100krad(Si)总剂量下,星点定位误差相比辐照前增加约3倍.结合器件总剂量效应退化机理,提出星敏感器在轨使用时器件采用增加像素内传输管电荷转移的开启时间、提高传输管的控制电压以及提高像素的复位电压等措施,可以降低由于总剂量效应导致星敏感器的星点定位误差增加.     

美国轨道工厂公司商业在轨加注服务现状与发展

<正>美国轨道工厂公司（Orbit Fab）于2023年5月25日宣布,将通过“燃料库”（fuel depot）有效载荷,在2025年为美国天军（USSF）地球同步轨道（GEO）小卫星泰特拉-5(Tetra-5)提供商业在轨加注服务。“燃料库”载荷将配备名为“快速连接燃料转移接口”（RAFTI）的标准加注接口,为同样配备RAFTI接口的客户航天器泰特拉-5卫星在轨加注约50kg肼燃料。该任务标志着在轨加注技术正逐步迈向实用化、商业化。在轨加注服务是指在太空中利用服务航天器为目标航天器（客户航天器）进行气、液推进剂补给的在轨操作,是未来在轨服务领域的重要组成部分。文章将梳理研究轨道工厂公司在轨加注服务发展情况,并提出几点研究启示。     

基于多特征融合的航天器锂电池健康评估技术

传统的航天器蓄电池可靠性试验按照最大放电深度进行定额充放电，所构建的失效模型用于支撑航天器总体可靠性设计，不能用于在轨锂离子蓄电池健康评估任务；航天器在蓄电池遥测的采样率、精度、样本量方面无法与民用领域相比，基于高采样、大样本的民用蓄电池健康估计方法也不适用于在轨锂离子蓄电池健康评估。针对该问题，从在轨航天器蓄电池数据特性出发，挖掘在轨状态下所能提取的退化特征，并采用多特征综合评价方法，设计了一种基于多特征融合的在轨锂离子蓄电池健康评估方法，实现了在轨蓄电池放电内阻、同放电深度下的终端电压、恒压充电时间3项退化特征融合的健康量化评估，应用于某型号卫星的在轨监测与健康评估，具有良好的工程实用性，可作为国内航天器健康评估技术的参考。     

对GEO卫星在轨加注的服务航天器组网方案优化

对地球静止轨道（GeosynchronousOrbit,GEO）卫星在轨加注燃料以延长其工作寿命蕴含着巨大的经济价值,而执行加注任务的服务航天器在轨组网方案直接影响在轨加注任务全局。文章以GEO卫星为在轨服务对象,开展了提供加注服务的航天器最优组网方案研究。提出了1个燃料存储站加N个加注飞行器的服务航天器体系架构,燃料存储站承载大量燃料,长期在轨稳定运行;加注飞行器机动运行,执行对GEO卫星加注任务,当加注飞行器燃料不足时,返回燃料存储站获取燃料。燃料存储站的质量、运行轨道,加注飞行器的数目、质量与运行轨道、对GEO卫星提供加注的加注飞行器任务分配等是组网方案研究的重点,建立了以对GEO卫星加注任务的响应时间短、服务系统成本低为互斥评价准则的服务航天器组网方案的多目标优化设计数学模型,分析了组网方案优化问题的求解方法及流程,采用多目标粒子群算法对服务航天器组网方案进行了优化设计,通过分析一组非支配优化设计结果对于2个互斥评价准则的平衡性,提出了1个燃料存储站加4～6个加注飞行器的服务航天器最优组网方案。     

海洋-2卫星及其应用

海洋－2卫星是我国首颗用于海洋动力环境探测的卫星,于2011年8月成功发射,2012年3月正式投入使用。该卫星工程研制突破了高精度有效载荷、精密测定轨等关键技术,在多个技术领域达到国际先进水平,实现了高观测精度、高测定轨精度、星地激光高速数据传输、关键部件自主研制、航天器数字集成设计等五大能力提升。经过在轨验证,海洋－2卫星和星载设备工作稳定,各项功能和性能满足研制总要求,整体达到国际先进水平,其观测数据有效填补了国际同类微波遥感卫星数据的不足,在全球对地观测体系中发挥着重要作用。     

应用于空间粒子探测的Si-PIN传感器电子辐照测试

长期的高能电子辐照会对Si-PIN传感器探测性能造成影响,为了考核应用器件耐电子辐照能力,采用电子辐照源模拟空间电子环境对半导体传感器进行辐照试验.试验结果表明:传感器在接收7.64×1014辐照剂量情况下,传感器能量响应能力未发生改变,计数效率稍有下降;随着辐照剂量的增大,虽然传感器漏电流不断增大,但是噪声水平较平稳,传感器的性能不影响载荷工作指标.      

太阳同步轨道真空紫外光电倍增管的高能粒子屏蔽方法研究

空间辐射环境是导致光电倍增管性能衰变甚至失效的主要原因, 由于空间辐射环境的复杂性以及飞行器在空间活动的轨道、设计寿命和光电倍增管的类型不同, 光电倍增管需要的抗辐射屏蔽要求不同. 以太阳同步轨道高能粒子辐射环境为例, 对真空紫外光电倍增管进行了辐射屏蔽的Monte-Carlo计算, 在此基础上提出了运行于该轨道上的真空紫外光电倍增管的高能粒子屏蔽优化组合. 模拟计算表明, 采用Al-W-Al三层结构的屏蔽组合形式, 其中Al层厚2mm, W厚 0.5mm,可将辐射剂量从原本的9.98× 106rad (Si)降低到 8.41× 102rad (Si), 能较好地满足实际使用要求.      

Quantum Science Satellite

Quantum Science Satellite is one of the first five space science missions, slated for launch in the framework of Chinese Academy of Sciences (CAS) Strategic Priority Research Program on space science. The project aims to establish a space platform with long-distance satellite and ground quantum channel, and carry out a series of tests about fundamental quantum principles and protocols in space-based large scale. The satellite will be launched at Jiuquan and on orbit for 2 years. The orbit will be circular and Sun-synchronous with an altitude of 600km. It crosses the descending node at 00:00LT. The satellite is under early prototype development currently.      

BeiDou-3 orbit and clock quality of the IGS Multi-GNSS Pilot Project

Within the Multi-GNSS Pilot Project (MGEX) of the International GNSS Service (IGS), precise orbit and clock products for the BeiDou-3 global navigation satellite system (BDS-3) are routinely generated by a total of five analysis centers. The processing standards and specific properties of the individual products are reviewed and the BDS-3 orbit and clock product performance is assessed through direct inter-comparison, satellite laser ranging (SLR) residuals, clock stability analysis, and precise point positioning solutions. The orbit consistency evaluated by the signal-in-space range error is on the level of 4–8 cm for the medium Earth orbit satellites whereas SLR residuals have RMS values between 3 and 9 cm. The clock analysis reveals sytematic effects related to the elevation of the Sun above the orbital plane for all ACs pointing to deficiencies in solar radiation pressure modeling. Nevertheless, precise point positioning with the BDS-3 MGEX orbit and clock products results in 3D RMS values between 7 and 8 mm.     

基于梯度提升决策树的量子科学实验卫星光学实验预测

量子科学实验卫星在轨运行期间完成4种光学实验，地面监测人员通过遥测参数阈值判断卫星是否进行光学实验、实验类型及实验结果.这种方法需要预先设定大量阈值，并且这些阈值需要根据在轨卫星重新设定，可扩展性较差.针对以上问题，提出一种基于机器学习的光学实验判别方法，将量子科学实验卫星的光学实验监测任务抽象为机器学习中的多元分类问题，构建分类模型，利用量子科学实验卫星的真实历史遥测数据对模型进行训练，并通过真实实验计划对训练得到的模型进行验证.实验结果表明，本文提出的方法在没有专家先验知识的前提下，判别准确率达到99%，可用于量子科学实验卫星光学实验的实时监测任务.提出的基于机器学习的判别方法具有较强的可扩展性，可应用于卫星在轨运行的其他监测任务.      

现场校准试验用便携式γ射线照射装置研制

固定式环境γ辐射剂量率监测仪表是承担环境连续监测任务的主要设备,这类仪表通常不便于拆卸和安装,而且送检周期较长（一周左右）,影响了连续监测点数据的连续性。为了固定式仪表的按期校准,结合蒙卡方法研制了便携式γ射线照射装置,利用PTW剂量计对辐射场进行标定,最后利用便携式照射装置对固定式环境γ辐射剂量率监测仪表进行现场校准实验。     

FY-3A卫星与NOAA系列卫星高能带电粒子实测结果的比较

FY-3A卫星是运行于830 km高度的太阳同步轨道气象卫星, 其搭载的空间环境监测器可观测3~300 MeV的高能质子和0.15~5.70 MeV的高能电子. FY-3A卫星在轨工作期间, 太阳活动处于由谷年向峰年过渡期, 空间环境非常平静, 探测结果显示3~300 MeV的高能质子分布主要集中在南大西洋辐射带异常区, 0.15~5.70 MeV的高能电子分布区域除南大西洋异常区外, 还分布在南北两极高纬区域. FY-3A与NOAA卫星测量结果反映出带电粒子强度及分布区域随投掷角变化的空间各向异性特征. 本文在充分考虑了带电粒子时间、空间分布差异以及比对探测器之间自身设计差异的前提下, 经过归一化处理后, 首次对两颗卫星同期探测结果进行相关性分析, 验证了两颗卫星相同时空条件下高能带电粒子通量分布的一致性; 说明FY-3A空间环境监测器不仅具备空间带电粒子辐射监测能力, 且探测结果有效可靠, 可用作辐射带环境数据源的组成部分, 为发展新的模型, 深入研究辐射带高能粒子的分布、起源和传输等提供新的观测依据.      

Instrumentation for investigation of the depth-dose distribution by the Liulin-5 instrument of a human phantom on the Russian segment of ISS for estimation of the radiation risk during long term space flights.

Described is the Liulin-5 experiment and instrumentation, developed for investigation of the space radiation doses depth distribution in a human phantom on the Russian Segment of the International Space Station (ISS). Liulin-5 experiment is a part of the international project MATROSHKA-R on ISS. The experiment MATROSHKA-R is aimed to study the depth dose distribution at the sites of critical organs of the human body, using models of human body-anthropomorphic and spherical tissue-equivalent phantoms. The aim of Liulin-5 experiment is long term (4-5 years) investigation of the radiation environment dynamics inside the spherical tissue-equivalent phantom, mounted in different places of the Russian Segment of ISS. Energy deposition spectra, linear energy transfer spectra, flux and dose rates for protons and the biologically-relevant heavy ion components of the galactic cosmic radiation will be measured simultaneously with near real time resolution at different depths of the phantom by a telescope of silicon detectors. Data obtained together with data from other active and passive dosimeters will be used to estimate the radiation risk to the crewmembers, verify the models of radiation environment in low Earth orbit, validate body transport model and correlate organ level dose to skin dose. Presented are the test results of the prototype unit. The spherical phantom will be flown on the ISS in 2004 year and Liulin-5 experiment is planned for 2005 year.     

FY-3A卫星与NOOA系列卫星高能带电粒子实测结果的比较

FY-3A卫星是运行于830 km高度的太阳同步轨道气象卫星,其搭载的空间环境监测器可观测3～300 MeV的高能质子和0.15～5.70 MeV的高能电子.FY-3A卫星在轨工作期间,太阳活动处于由谷年向峰年过渡期,空间环境非常平静,探测结果显示3～300 MeV的高能质子分布主要集中在南大西洋辐射带异常区,0.15～5.70 MeV的高能电子分布区域除南大西洋异常区外,还分布在南北两极高纬区域.FY-3A与NOAA卫星测量结果反映出带电粒子强度及分布区域随投掷角变化的空间各向异性特征.本文在充分考虑了带电粒子时间、空间分布差异以及比对探测器之间自身设计差异的前提下,经过归一化处理后,首次对两颗卫星同期探测结果进行相关性分析,验证了两颗卫星相同时空条件下高能带电粒子通量分布的一致性;说明FY-3A空间环境监测器不仅具备空间带电粒子辐射监测能力,且探测结果有效可靠,可用作辐射带环境数据源的组成部分,为发展新的模型,深入研究辐射带高能粒子的分布、起源和传输等提供新的观测依据.     

Modeling and analysis of Earth’s gravity field measurement performance by inner-formation flying system

The Earth’s gravity field can be measured with high precision by constructing the purely gravitational orbit of the inner-satellite in Inner-formation Flying System (IFS), which is independently proposed by Chinese scholars and offers a new way to carry out gravity field measurement by satellite without accelerometers. In IFS, for the purpose of quickly evaluating the highest degree of recovered gravity field model and geoid error as well as analyzing the influence of system parameters on gravity field measurement, an analytical formula was established by spectral analysis method. The formula can reflect the analytical relationship between gravity field measurement performance and system parameters such as orbit altitude, the inner-satellite orbit determination error, the inner-satellite residual disturbances, data sampling interval and total measurement time. This analytical formula was then corrected by four factors introduced from numerical simulation of IFS gravity field measurement. By comparing computation results from corrected analytical formula and the actual gravity field measurement performance by CHAMP, the correctness and rationality of this analytical formula were verified. Based on this analytical formula, the influences of system parameters on IFS gravity field measurement were analyzed. It is known that gravity field measurement performance is a monotone decreasing function of orbit altitude, the inner-satellite orbit determination error, the inner-satellite residual disturbances, data sampling interval and the reciprocal of total measurement time. There is a match relationship between the inner-satellite orbit determination error and residual disturbances, in other words, the change rate of gravity field measurement performance with one of them is seriously restricted by their relative size. The analytical formula can be used to quantitatively evaluate gravity field measurement performance fast and design IFS parameters optimally. It is noted that the analytical formula and corresponding conclusions are applied to any gravity satellite which measures gravity field by satellite perturbation orbit.