太阳系天体引力对空间引力波探测日心编队构型的影响分析

针对太极空间引力波探测任务，建立了太阳系天体引力摄动对日心编队构型影响的数学模型，利用仿真手段分析了太阳系中行星和月球、矮行星和小行星引力摄动对空间引力波探测日心编队构型的影响，提出了一种综合考虑小行星到卫星轨道距离和星等的二重筛选方法，能够快速估计小行星相对加速度的上界.分析了日心编队构型卫星初始相位角变化对太阳系天体引力摄动的影响.仿真结果表明，在行星和月球中，地球、金星和木星引力对空间引力波探测编队构型影响较大，行星和月球的引力叠加影响达到-2.78×10-11km·-2.矮行星的引力叠加影响不大于1.25×10-17km·-2，小行星引力的叠加影响不大于1.1180×10-15km·-2.另外，编队卫星受到的太阳系天体引力摄动对编队构型卫星初始相位角的变化不敏感.      

“新视野号”探测冥王星及柯伊伯带综述

迄今为止飞得最快的航天器、人类发射的第一个冥王星探测器——"新视野号",经过约9年的行星际旅行,于2015年1月15日抵达距地球约47亿千米的冥王星附近,开始探测冥王星、冥卫、以及它们所处的柯伊柏带其他天体。柯伊柏带是1992年才发现的太阳系新大陆,虽然冥王星已被重新定义为矮行星,却从一颗颇具争议的行星成为数千颗冰冻小天体的"领头羊"。本文介绍了"新视野号"的科学目标和有效载荷,分析了"新视野号"采用的探测器长期休眠、木星借力、太空核能等关键技术,探讨了冥王星和柯伊柏带探测的意义。作为太阳系的冷库,柯伊伯带天体保留着太阳系形成时的原始状态,对它的探测,有助于揭示太阳系行星形成时的关键环节。"新视野号"也可能发现新的太阳系行星,其成果将有助于我们更深入地认识太阳系。     

行星低频射电爆发的空间探测进展

在低频电磁波频带,部分行星类天体不仅存在热辐射,还存在非热的爆发辐射。其中代表性的非热辐射是行星极光射电辐射爆发,包括千米波爆发、木星百米波爆发及10米波爆发。人类对太阳系的这些射电爆发已经开展了数十年的地面和空间探测,这些探测方法可以作为遥感手段拓展用于对木星磁场及其内部构造的探测。然而,关于行星射电爆发及其变化特性和机理尚未得到完全揭示,还有许多待解之谜。太阳系外其它行星系统极可能发生类似木星的低频射电爆发。随着空间探测技术的发展,射电天文学领域在低频波段的观测能力延展覆盖到了千米、10千米波长的电磁波。未来在空间采用大型低频射电阵列有可能在揭示行星爆发机理和探测系外行星方面做出贡献。已实施的"嫦娥四号"月球探测任务携带的低频射电探测设备,作为探路者有机会在地球和木星射电爆发探测方面进行探索,获得数据并积累更多的经验。     

太阳系探测的发展趋势与科学问题分析

分析了太阳系探测的发展趋势,认为从月球到火星是未来太阳系探测的主线,太阳系探测将从普查性探测向重点天体探测转变,从技术实现为主向科学牵引转变,国际合作成为太阳系探测的必然趋势。归纳了太阳系探测的关键科学问题,认为太阳系与行星系统的起源和演化是探测的终极科学目标,寻找地外生命和宜居环境是探测的主要驱动力,预防太阳活动和小天体撞击对地球的灾害性影响是探测的现实意义。在探月工程取得进展之后,中国应以月球和火星探测为主线,以火星探测为切入点,有序开展火星、小行星、太阳、金星、木星系统等太阳系探测任务,牵引航天技术进步,推动行星科学发展。     

我国小天体探测任务设想

正小天体是太阳系重要的组成部分。研究普遍认为,小天体保留了早期太阳系起源、形成与演化时的重要信息,可能蕴含着地球生命起源的重要线索,是研究太阳系起源的"活化石"。开展小天体探测在揭示生命起源、推动技术进步、开发天然资源、保护地球安全等方面意义重大,影响深远。小天体探测任务是我国行星探测重大工程规划的又一个标志性项目,将通过一次任务,实现对近地小行星的近距探测、采样返回以及对主带彗星的探测,有望突破多项关键技术,获取原创性科学成果,进一步提升我国的深空探测技术能力,力争在小天体探测技术领域进入国际先进行列。     

中国深空探测领域发展及展望

正深空探测一般指对月球及以远的地外天体进行空间探测的活动。20世纪50年代末,人类开启了深空探测的序幕。迄今为止,已发射深空探测任务超过240次,对太阳系内包括月球、行星、彗星、太阳等天体进行了探测,飞行最远的探测器距离地球超过200亿千米。通过深空探测,取得了大量科学探测和技术成果,拓展了人类对太阳系和宇宙的认识,推动了空间技术的进步。中国的深空探测起步于月球探测,按照探月工程"绕、落、回"三步走的任务规划,自2003年启动探月工程一期研制以来,已成功实施了4次探测任务;并正在按计划进行月球和火星探测任务的研制工作,即将在今后3年内发射实施。与此同时,正在论证后续月球、小天体、     

小天体探测任务统计与分析

正截至2016年底,世界各国针对月球以远的太阳系天体共开展过244次探测活动,其中专门的小天体探测任务为14次,仅次于月球(114次)、火星(43次)和金星(41次)探测任务。此外,包括"国际彗星探测者"(ICE)、"维加"(Vega)、"伽利略"(Galileo)在内的8次其他天体探测任务在扩展任务阶段和飞行过程中也对小天体进行了飞越探测,称为扩展小天体探测任务。这22次任务针对不同的小天体进行了探测,实现     

人类探测月球史话

月球是地球的天然卫星,是离人类最近的一个天体。人类进入航天时代以后,月球就成了航天探测的重点对象和航天员拜访的第一个地外星球。 地月系中的月球 在太阳系9大行星中,除离太阳最近的水星和金星外都有天然卫星。具体分布是地球1颗、火星2颗,木星17星,土星23颗,天王星15颗,海王星8颗,冥王星1颗。据最新消息,近期科学家又发现了木星和土     

太阳的接班人——木星

太阳系是一个庞大的天体系统，主要包括围绕着太阳旋转的九大行星、五十多颗围绕着不同行星运转的卫星、数以万计的小行星、彗星、流星体以及行星际气体和尘埃物质．     

深空探测与行星际互联网

深空探测是指对太阳系内除地球之外的行星及其卫星、小行星和彗星等的探测,以及太阳系以外的银河系乃至整个宇宙的探测。行星际互联网(IPN)作为一种通用的空间信息网络架构,旨在为深空探测任务提供科学数据传递的通信服务及探测器和深空轨道器的导航服务。首先给出了深空探测和行星际互联网的概念,介绍了深空探测的发展现状,然后对行星际互联网体系架构进行了详细介绍,最后给出了行星际互联网的关键技术。     

A Satellite-borne Miniature Ion Mass Spectrometer for Space Plasma

The miniature design technology is an important trend in space exploration. Mass spectrometer is used extensively in the space environment detection. The miniature ion mass spectrometer utilizes a 127° cylindrical electrostatic analyzer accompanied with a Time of Flight (TOF) unit based on ultrathin carbon foil to measure the energy spectra and composition of space plasma. The Time of Flight technique has been used broadly in space plasma measurement. A new type of miniature method for the ion mass spectrometer is introduced. The total mass of the instrument is 1.8 kg and the total power consumption is 2.0W. The calibration results show that the energy measurement range is 8.71～43550eV, the energy resolution is 1.86% and the ion mass from 1 amu (1 amu = 1.67 × 10-27 kg) to 58 amu can be resolved by the miniature mass spectrometer. The miniature ion mass spectrometer also has a potential to be increased in the field of view by an electrostatic deflecting system to extend its application in space plasma detection. The miniature ion mass spectrometer has been selected for pre-study of Chinese Strategic Priority Research Program on Space Science.      

磁通门磁强计在深空探测中的应用

磁场测量是深空探测的重要任务之一,通过磁场可以遥感行星内部、研究行星演化历史、认知太阳系天体空间环境。基于法拉第电磁感应原理的磁通门磁强计,因空间适应性强、技术成熟度高、可靠性高等特点,是深空磁场测量最为常用的载荷。简要描述了磁通门磁强计的基本测量原理,探讨了地面和在轨标定的原理和实施方法,并介绍了磁强计在空间任务中的应用方式。目前,我国已经具备了星载高精度磁通门磁强计的研制能力。在不久的将来,磁通门磁强计有望在深空探测任务中发挥重要作用。     

空间核电推进系统比质量优化建模及其木星探测应用分析

空间核电推进(Nuclear Electric Propulsion,NEP)系统是一种将核热能转换成电能,并驱动大功率电推力器而产生推力的革命性空间推进技术。和传统推进技术相比,NEP具有高比冲、大功率、长寿命等技术优势,非常适合未来大规模深空探测任务。基于NEP系统组成和小推力轨道理论,建立了以有效载荷为目标的NEP系统比质量优化模型。该模型能够解析NEP航天器的轨道运行时间、比质量、功率与有效载荷比的复杂耦合关系,为任务优化提供了计算依据。最后,利用该模型对NEP系统完成NASA "Juno号"航天任务进行了技术指标评估分析。计算表明,当NEP系统比质量达到4.8 kg/kWe时,其能将"Juno号"航天任务的地木转移时间由2 266 d缩短至665 d,有效载荷由160 kg提高到1 179 kg,极大地提高了航天器的探测能力,为任务方案的可行性论证和后续设计提供参考。     

分区式线型阱设计及其离子囚禁性能分析

基于分区式线型阱的汞离子微波钟已在国际上首次实现了空间在轨飞行验证，为今后深空探测技术领域实现单向导航奠定了基础。设计了一种基于“四极阱+十二极阱”的分区式线型离子阱，主要采用离子数密度分布模型，数值分析了轴向和径向的势阱结构特征，研究了该离子阱的离子囚禁性能，给出了囚禁离子的设计参数，估算了该离子阱应用于汞离子微波钟的二阶多普勒频移大小。论证了四极阱中实现光抽运与荧光探测，十二极阱中实现离子与微波相互作用及自由演化稳定存储功能的可行性。该项工作对于高性能离子囚禁钟和质谱仪的设计具有一定借鉴意义。     

大型卫星总体装配的测试及校准技术

针对大型卫星在总体装配生产过程中需要对其密封性能、仪器的安装精度、质量特性性能指标进行准确测试的要求,研制了单点、总漏率四极质谱和氦质谱测试系统及相应的标定装置,实现了大型卫星电推进系统密封性能的准确测试和实时比对校准;研制了基于三坐标转换机的大载荷质心、转动惯量集成质量特性测试系统和直接比对校准转子,单次安装测出所有轴向的质量特性参数;研制经纬仪、激光跟踪仪联合高精度角度和位置安装精度测量系统,研制基准转换器,实现测量坐标系的转化和测量精度的实时校准。完成了数个大型卫星总装过程的专业测试工作,保证了大型卫星的总装过程装配质量。     

Crystallization of germanium-silicon solid solution from the vapour phase in microgravity conditions

Mass transport has been investigated in the closed system Ge-Si-Br used for preparing germanium-silicon solid solution crystals by chemical transport reaction method in space. It has been shown that the experimental rate of mass transport may be analytically described in proposing a pure diffusion mechanism. In space, growth of needles and whiskers occured without practically formation of a polycrystalline layer characteristic of on-earth experiments.     

Preparing for space: Increasing technical readiness of low-cost high-performance remote sensing using high-altitude ballooning

Two widely available, small size, weight and power camera systems were flown above 97 % of Earth’s atmosphere and showed utility in single filter vegetation and soil analysis in a space analogue environment. The experiment was conducted as a low-cost verification and test analogue to flying on vastly more expensive low Earth orbit missions. Normalised Difference Vegetation Index (NDVI) was used as the metric by which performance was analysed for ground calibration testing, low and near-space altitude remote sensing. Ground calibration testing with a laboratory-grade spectrometer revealed that both cameras were able to return consistent NDVI results, and high-altitude balloon flight allowed similar data capture from an environment similar to space. Although compressed captured imagery had been processed using gamma correction and pre-image processing, these were able to be corrected provided that access to radiometrically-calibrated data was available. The two hobbyist cameras were shown to return scientifically useful results, demonstrating performance, and additionally their utility for citizen science applications in the near-space environment.     

天基通信与太空射电望远镜功能一体系统

摘要： 针对现有地基深空通信系统存在深空通信距离不够远、数传速率不够高等缺点,提出一种基于分布式协同控制的天基主动深空通信与太空射电望远镜功能一体系统.该系统部署在地球静止轨道上,由1颗馈源星、1颗中心星和4294颗小卫星（单元星）通过精密编队和在轨自主组装的方式构成,一体化集成天基主动深空通信功能和射电天文望远镜功能.该系统可以为深空探测器提供一个星地高速中转站,由于其部署在地球静止轨道,几乎不受大气云层影响,可以大幅度提升深空探测通信支持距离和数传速率,且能使射电天文望远镜的分辨率和灵敏度提升1~2个数量级.     

Current status of X-ray spectrometer development in the SELENE project

The X-ray spectrometer (XRS) on the SELENE (SELenological and ENgineering Explorer) spacecraft, XRS, will observe fluorescent X-rays from the lunar surface. The energy of the fluorescent X-ray depends on the elements of which the lunar soil consists, therefore we can determine elemental composition of the upper most lunar surface. The XRS consists of three components: XRF-A, SOL-B, and SOL-C. XRF-A is the main sensor to observe X-rays from the lunar surface. SOL-B is direct monitor of Solar X-ray using Si-PIN photodiode. SOL-C is another Solar X-ray monitor but observes the X-rays from the standard sample attached on the base plate. This enables us to analyze by a comparative method similar to typical laboratory XRF methods. XRF-A and SOL-C adopt charge coupled device as an X-ray detector which depletion layer is deep enough to detect X-rays. The X-ray spectra were obtained by the flight model of XRS components, and all components has been worked well to analyze fluorescent X-rays. Currently, development of the hardware and software of the XRS has been finished and we are preparing for system integration test for the launch.     

热离子质谱分析仪的研制及定标

热离子质谱分析是空间等离子体探测的核心技术之一.热离子质谱分析仪采用了半球形静电分析器结合基于碳膜的飞行时间系统方案，是目前应用最广泛、最成熟的空间热离子质谱分析技术.热离子质谱分析仪解决了三项关键技术，即5mV高分辨扫描高压，10~20nm超薄碳膜处理以及30kV超高加速电压.分析仪原理样机在瑞士伯尔尼大学完成了定标试验，实现指标参数如下:能量范围为0.499eV~29.94keV，能量分辨率为10.5%；能够实现离子成分H+，He+，O+的分辨；视场范围为360°×8.4°，角度分辨率为22.5°×8.4°.基于热离子质谱分析仪的研制基础，可以进一步开发出更高质谱分辨、更大探测视场以及小型化的等离子体探测载荷.