探索宇宙射线

正什么是宇宙射线?天文学家确认宇宙射线是来自于宇宙中的一种具有相当大能量的粒子流,它不同于由光子组成电磁射线,而它是由亚原子组成,亚原子是比原子还小的粒子,像是质子、原子核或电子一样。大部分宇宙线是由单纯的质子构成的,还有一小部分是由氦原子核构成的,另外极少一部分是重元素构成的。因为宇宙射线具有质量高速粒子流,所以也同样具有巨大的能量。     

未来能源之路-太空发电站

太阳是地球和整个太阳系取之不尽、用之不竭的核心能源系统。在地面上利用太阳能,因受到大气的吸收和散射、云雨的衰减,以及季节、昼夜更替的影响,能量密度变化巨大,很不稳定。在地球同步轨道,由于太阳光线不会被大气减弱,也不受季节、昼夜变化的影响,阴影期很短,所以在99%的时间内可稳定接收太阳辐射,平均约为1353W/m2,是地面的6倍以上,且可以实现空间向地面进行能量的定点传输,是理想的建设太空发电站的位置。有效利用此轨道上的太阳能,将可以为人类提供优质的、巨大的清洁能源。     

最重的宇宙物质

众所周知,物质是由原子组成的,原子则是由质子、中子和电子这三种基本粒子组成的。质子和中子组成原子核,电子在原子核周围旋转,原子核的直径不及原子的万分之一,这样,原子内部就存在着巨大的空隙。假若质子和电子撞在一起,就会形成中子。于是,科学家提出一个有趣的设想:如果设法把所有的质子和电子都结合在一起,形成全部由中子组成的物质,其密度就大得惊人。因为原子内部几乎没有空隙了。但要做到这一点,必须有非常强大的压力,把围绕原子核旋转的电子压回到原子核里去。早在20世纪初,就有物理学家提出过:宇宙间可能存在着完全由中子组成的…     

天上的火光

根据北欧的民间传说,北极光是战神沃丁的女婢们,在护送死去英雄的灵魂经过天际去英烈祠时,她们手中所持的金盾的反光.科学家们对这个现像的解释,就没有那么多的抒情色彩了.他们认为,极光的形成与电视屏幕上的图像的呈现原理相同.电视图像是由于电子束被电磁收聚在荧光屏上成焦而形成.地球的磁场对来自太阳的电荷粒子具有相同的效果,使它们在磁极上方的空中“屏幕”上聚焦.在极地,磁场成管柱状.当电荷粒子旋转而下时,彼此相撞并激发上层空气中的原子,也就是这些原子引起了极光的闪耀.氧原子产生红光、黄光和绿光;氮原子产生紫光、蓝光和绿光.出现在北半球的极光称北极光,出现在南半球的极光称南极光.当太阳发生了猛烈的气体爆发,它的表面的一小部分会突然耀亮,在这样的喷发后,总是能看到极光.太阳起暴时,原子的核子和电子从太阳的大     

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.      

太阳耀斑预警卫星设想

太阳耀斑发出的高能粒子流(质子)时常中断地球及卫星的无线电通信。1989年3月的太阳耀斑干扰了气象卫星和通信卫星的工作,使地球磁场产生磁暴,造成加拿大和瑞典的停电,中断了电话、导航和高频无线电通信,单是加拿大断电9小时就造成30～60亿美元的损失。法国科学家提议建立太阳耀斑空间早期警报网。这个警报网利用能量在10～100兆电子伏的质子流运动比电磁波慢得多的特点。所以,理论上在离太阳较近的空间飞行器能探测到它并用无线电波向地面报警,无线电波将比质子流起码抢先10分钟,时常领先50分钟到达地球。这样,卫星关闭开关,预     

太阳宇宙线在电离层D层中的电离

本文根据带电粒子对D层大气电离的理论,导出了太阳宇宙线在D层的电子产生率Q(h)的表达式,并计算了不同级别的太阳宇宙线事件、不同能谱参数下,Q(h)在极区随高度的分布。结果表明,不同级别、不同能谱的太阳宇宙线事件在极区产生的电离有显著的差别。同一级别,能谱指数γ越大,在较高的高度上电子产生率越大;能谱指数越小,在较低的高度上电子产生率越大。电子产生率的分布曲线出现明显的双峰,一个峰位于60公里左右,另一个峰位于85公里左右。前一个峰主要由太阳宇宙线中质子产生的,后一个峰主要是z≥2的重粒子成分产生的。本文所得结果明显好于Velinov等人的结果。      

太阳紫外辐射对星上光学膜层的影响

光学遥感是当前卫星遥感的重要手段, 而卫星温控和能源系统也广泛采 用光学膜层, 它们在空间环境条件下的性能对卫星应用任务的完成, 乃至卫星寿命、安全将起着非常重要的作用. 本文给出了太阳紫外辐射对星上光学膜层影响的主要机制, 分析了这一影响的主要规律和原子氧剥蚀、高能粒子和静电场的作用, 综述了太阳紫外辐射对星上光学系统表面膜层影响的测量结果, 最后提出了星上光学膜层污染防护中应重点关注的几个方面.      

宇宙探索100问

什么叫引力时间膨胀? 引力时间膨胀就是引力红移。 我们知道,原子中的电子,以极其准确的频率绕着原子核旋转,一个原子就是一只非常简单的钟。引力场使原子中的电子振荡频率变慢,就是钟摆的摆动变慢,也就是时间膨胀了。 其实,早在广义相对论问世的1911年,爱因斯坦就认识到,引力场越强,钟走得越慢;同样的钟,离大质量天体越近,走得越慢。后来,爱因斯坦在广义相对论中得出的整体结论,叫做“引力时间膨胀”。     

电子照射对硅漂移探测器性能的影响

由于高能电子辐射的长期照射,新一代太阳X射线探测器硅漂移传感器的探测性能可能发生变化.通过用电子放射源模拟空间电子对硅漂移探测器进行辐射照射试验,以测试电子照射对传感器能量分辨率、效率、信号幅度等性能的影响.试验结果表明,长期的电子照射造成硅漂移探测器面损伤和体损伤,使其漏电流增大,信号幅度减小,能量分辨率也受到照射的影响,而探测效率未发生变化.     

宇宙探索十五、攻克宇宙大爆炸的他山之石

基本粒子和基本力概念攻克宇宙大爆炸的他山之石之一,是基本粒子和基本力概念。所谓基本粒子,就是组成物质原子的最小粒子,也叫亚原子粒子。绕原子核旋转的电子是基本粒子;原子核是由质子和中子组成的,而质子和中子又是由夸克组成的,它们也是基本粒子;此外还有中微子等。上述组     

“风云一号（B）”卫星探测到的太阳质子事件

我国“风云一号(B)”气象卫星于1990年9月3日发射入轨,该星载有粒子成分监测器,用来探测空间粒子辐射环境,其中包括测量太阳耀斑时产生的太阳质子事件及其重粒子丰度;银河宇宙线异常成分与强度;内辐射带磁异常区的粒子通量及重粒子成分,“风云一号(B)”卫星运行半年来,我们已获取了上述有关的粒子辐射资料,在卫星上获得这些资料在我国尚属首次,本文主要分析观测到的太阳质子事件。     

航天简讯

美国再次考虑太空发电计划据法新社华盛顿10月26日电，美国航宇局正在重新考虑向太空轨道发射太阳能发电卫星，以满足世界不断增长的能源需求。其有两个卫星计划设计蓝图，20年后可付诸实施。一个名为“太阳塔”，它由一组在距赤道上空约12000km轨道上运行的卫星构成，每颗卫星发电功率为200～400MW；另一个名为“太阳圆盘”，它由一组轨道高度高得多的卫星组成，虽形状与“太阳塔”卫星相似，但成本比“太阳塔”卫星高，每颗卫星发电功率500MW。这些卫星将把能量输送回地面。加拿大、德国和法国的科学家正在研究用无线电传输能源的技术。…     

纳米技术和微型卫星

纳米技术是在0.1～100纳米(1纳米是十亿分之一米)尺度的空间,研究单个微细粒子——电子、原子和分子的运动规律和特性,从而实现按人的意志控制一个个原子、分子和电子,来制造功能性材料、元器件、组件、分系统和大系统。 50年代末,诺贝尔物理学奖获得者R.范曼(Feynman)就曾指出:“如果有一天人们可以按自己的意愿安排一个个原子,那将会产生怎样的奇迹?！”1966年,按照这条思路拍摄了科幻电影《神奇旅程》,一艘微型潜艇,顺着血液的流向,检测大     

访问“木老大”

木星是太阳系九大行星中的老大哥。中国古代称它为“岁星”，西方以罗马主神“尤皮特”命名之。木星的庞大体积能装下１３００个地球，其质量相当于其他８颗行星加起来的２．５倍，相当于地球的３００多倍；木星距离太阳７．７８亿千米，距离地球６．２８亿千米；自转周期９小时５０分，公转周期１１．８年。木星是一个没有固体外壳的流体星体，主要成分是氢和氦，含有少量氨和甲烷。木星内部是铁和硅构成的固体核，地心温度可达３万摄氏度，不断向外辐射能量，放出的能量是它吸收太阳能量的两倍多。木星有浓密的大气，永远被色彩斑斓的浓云…     

地球终结的推测

据天文学家认为,宇宙中的所有星系都有一定的寿命.地球到最后将以何种形式了结其“生命”呢?科学家们对此作出了“冻化”和“火化”两种推测.以往有些专家认为,地球最终将变成一个巨大的“冰球”.其推理是:太阳不断地向空间倾泻热量,它的能量将逐步减少,温度及光度将不断下降,最终便会熄灭.在太阳逐渐走向熄灭的过程中地球也将随之冷却,寒冷地带不断扩大,海水不断冰冻,生命相继灭绝.最后,地球将会以“冻化”状态存在于溟溟的宇宙中.     

空间太阳能电站无线能量传输技术

<正>21世纪人类面临着非常严峻的能源形势。太阳能是持久稳定的清洁能源,大规模开发利用太阳能将有希望彻底解决人类的能源危机。空间太阳能电站是高效利用太阳能的有效途径,受到了国际的广泛关注。空间无线能量传输是实现空间太阳能电站的核心关键技术,国内外已对基于微波与激光的无线能量传输技术开展研究。微波无线能量传输技术可以追溯到1899年,长时间的发展使该技术成熟度高,特别是微波发射及接收器件的更新换代,也让微波无线能量传输技术成为最早纳入空间太阳能电站设想的核心技术。激光无线能量传输技术兴起于2000年左     

太阳系中的大铁球

<正>水星地质结构水星是太阳系中最靠近太阳的一颗行星,被太阳烤的很热,所以它是一个大铁球。水星表面有一层很薄的矿物质壳。在壳下面是一层不太厚的岩石层,称作幔。水星的幔很可能温度非常高,以至于融化了部分岩石,但是科学家对此并不确定。在幔下面,也即水星的中心,是一个巨大的铁核。尽管地球比水星大很多,但水星的核心所占水星内部的比例远高于地球的核心。一些科学家认为水星核心     

低轨道中等能量电子对地磁扰动的响应

低轨道高度上能量电子通量变化与地磁扰动程度密切相关.利用我国资源2号(ZY-2)03星空间环境监测分系统在轨工作期间所获得的能量电子探测数据,以及美国NOAA-15,NOAA-16,NOAA-17三颗卫星中等能量电子探测器自1998年以来积累的太阳同步轨道中等能量电子探测数据,结合地磁活动观测数据,对低轨道高度上中等能量电子对地磁扰动的响应特性进行了统计分析.结果表明,该区域的中等能量电子通量在磁暴、磁层亚暴期间有显著增强,增幅大小与地磁活动程度呈正相关关系,强磁暴期间增幅可达一个数量级左右,在响应时间上存在电子通量变化滞后于磁扰的时间特性.      

几种材料的磁层亚暴环模试验

<正> 一、引言星际空间存在运动着的带电粒子。当太阳风粒子到达地球磁层顶且随着太阳风粒子而来的星际磁场,指向地磁南极时,太阳风中的感应电流产生的附加场使地磁场发生畸变。迎着太阳的一面较为扁平,而背着太阳的一面形成一个很长的磁尾。在磁尾区,太阳风粒子的注入(它们的能量为几十电子伏到几千电子伏)引起了高能粒子的大量增加。这些高能粒子在