探测时空中的涟漪——引力波

正2015年12月3日,一枚织女星运载火箭从法属圭亚那库鲁航天中心发射升空,搭载了由欧空局研发的"激光干涉太空引力波天线探路者"探测器(以下称为"LISA探路者")。发射2小时后,"LISA探路者"成功与火箭分离,进入一个近地椭圆停泊轨道,而后,"LISA探路者"利用自身推进系统通过6次远地点升轨,进入距离地球150万千米的地-日拉格朗日点L1,今年3月开始工作。     

来自宇宙的“蝈蝈声”——引力波

正北京时间2月11日23点30分,美国国家科学基金会在华盛顿特区国家媒体中心宣布:人类首次直接探测到了引力波!一时间,引力波疯狂刷屏朋友圈,甚至出现了一批"A股概念股"。该引力波(GW150914)是美国"激光干涉引力波天文台"(LIGO)两台孪生引力波探测器探测到的。两颗初始质量分别为29颗太阳和36颗太阳的黑洞,合并成了一颗62倍太阳质量高速旋转的黑洞,亏损的质量以强大引力波的形式释放到宇宙空间,经过13亿年的漫长旅行,于2015     

美国将发射首颗“天基空间监视系统”卫星

2010年8-9月,美国军方将从范登堡空军基地用人牛怪-4(Minotaur-4)火箭将"天基空间监视系统"(SBSS)的首颗卫星——SBSS-1[又叫"天基空间监视系统-探路者"(SBSS Block 10 Pathfinder),Block10为卫星的批次号]送入轨道。     

空间引力波探测综述与拟解决的科学问题

空间引力波探测将为人类探索宇宙打开中低频段（0.1 m Hz～1 Hz）引力波观测的新窗口，这个频段的引力波事件被认为具有更重要的天文学、宇宙学以及物理学意义。其典型的波源包括超大和中等质量黑洞双星的并合、极端和中等质量比黑洞双星的绕转、银河系内数以百万计的致密双星系统以及随机引力波背景等，为研究宇宙起源与演化、黑洞形成与结构、引力和时空本质、暗能量和暗物质属性等提供了全新的方法和手段。21世纪以来，欧美联合的LISA计划成功发射了技术验证卫星LISA探路者，目前LISA计划已进入工程实施阶段，中国太极计划和天琴计划也相继发射了技术实验卫星太极一号和天琴一号，标志着空间引力波探测进入了全新的发展阶段。本文主要概述近年来国内外发展态势，详细凝炼空间引力波探测与研究的科学目标和未来发展的重点领域，系统优化引力波天文学、引力波物理学以及引力波宇宙学等相关学科布局，重点阐述推进空间引力波探测与研究的重要意义和发展战略。     

NASA“天体物理探测器任务概念研究”调研报告

<正>为了给《2020年天文和天体物理学十年调查》中的中型任务概念即"探测器概念研究"(Probe Mission Concept Studies)提供输入,美国NASA征集了相关任务概念建议,即"天体探测器任务概念研究"(Astrophysics Probes Mission Concept Studies)。此次征集作为NASA"空间和地球科学"计划框架下的一个研究机会公告(Research Opportunities in Space and Earth Sciences,ROSES),面向     

备受青睐的火星探测——著名火星探测器一瞥

"火星探路者"一举成名 美国"火星探路者"是1996年12月4日发射升空的.这个探测器由两部分组成:1个固定位置着陆器和1辆火星车.     

2014年世界空间探测回顾

<正>2014年的世界空间探测活动呈现出蓬勃发展的局面。飞行了10年的欧洲航天局(ESA)"罗塞塔"(Rosetta)于2014年8月进入预定的67P/丘尤穆夫-杰拉西门克彗星(67P/Churyumov-Gerasimenko,简称67P彗星)轨道,于11月在世界上首次向该彗星的彗核释放了着陆器"菲莱"(Philae),并发回重要数据,产生了巨大影响。美国"火星大气与挥发物演变"(MAVEN)探测器和印度首个火星探测器"曼加里安"(Mangalyaan)于9月先后进入火星轨道,创造了多个首次。我国在10月成功发射了探月工程三期再入返回飞行试验器(简称试验     

空间激光干涉引力波探测器轨道修正方法

针对空间激光干涉引力波探测器轨道修正问题，提出一种基于虚拟编队构型设计的航天器轨道修正方法。空间激光干涉引力波探测器由3颗航天器组成等边三角形构型。由于入轨误差和摄动的影响，探测器的构型不稳定。假设名义轨道上运行着一颗理想航天器，实际轨道上的真实航天器与之组成虚拟编队，探测器的3颗真实航天器分别与对应的理想航天器组成3个虚拟编队。考虑探测器构型稳定性要求和摄动的影响，对虚拟编队的构型进行设计，进而求解航天器平均轨道要素修正量。求解得到的航天器平均轨道要素修正量小于偏差量，轨道修正通过四脉冲控制实现。数值仿真结果表明，该方法通过部分轨道修正满足了探测器的构型稳定性要求，具有减少燃料消耗、延长任务寿命的潜力。      

2020年全球重要空间科学发射任务

2020年全球重要的空间科学发射任务约10次，主要集中在行星科学，包括4次火星探测和1次月球探测。中国GECAM卫星、欧洲太阳轨道探测器以及嫦娥五号和火星探测等任务都计划发射升空，为开展空间引力波研究、太阳爆发机制、行星起源和演化等科学前沿取得发现奠定重要物质技术基础。      

太空探索的尖兵--动物机器人

人类已经发射了一系列空间探测器,对太阳系内的其它天体进行探测,其中最令世人瞩目的要算是登陆火星的“火星车”了。1997年7月4日美国“火星探路者”探测器成功登陆火星,搭乘“火星探路者”的“火星车”,是人类车辆首次行驶在火星大地上,发回了大量珍贵图像资料。但是“火星车”只能行驶在比较平坦的火星地面,遇到岩石或陡     

未来金星探测的计划和理念

人类对金星的探测活动主要集中在20世纪60年代到80年代。在这期间,苏联发射了"金星"(Venera)系列探测器,共16个;1984年又发射了两个"维伽"(Vega)探测器。上述探测器采用不同的探测方式,包括环绕探测、下落探测、着陆器探测和气球探测。     

“抓捕”引力波“太极一号”在行动

正2019年8月,我国首颗空间引力波探测技术实验卫星——"太极一号"发射成功,今年1月8日,该星被正式交付中国科学院大学。这是我国第一次开展的空间引力波探测技术实验,也是登顶国际空间引力波探测领域的科研高峰、抢占科技制高点的重要抓手,对助力我国基础科学取得重大突破具有重要意义。     

引力波探测科学任务关键技术

介绍了引力波的基本概念,叙述了引力波产生的原因;调研了国内外地面和空间引力波探测的典型任务,并分析指出了地面与空间引力波探测任务的区别;分析了空间引力波探测任务的相关关键技术,阐释了空间引力波探测未来的技术发展方向;指出引力波探测任务的实施,对惯性导航、地球科学、高精度卫星平台建设等应用领域也将发挥积极的作用,对提升我国空间科学和深空探测的技术水平具有重要意义。     

中国空间引力波探测“太极计划”及“太极1号”在轨测试

我国空间引力波探测"太极计划"将打开中低频段(0.1 mHz～1 Hz)的引力波观测窗口,为人类研究宇宙起源与演化、黑洞起源与演化、引力本质、暗能量和暗物质等提供全新的方法和手段。由于空间引力波探测涉及一系列关键技术,太极计划提出了"单星""双星"和"三星"3步走的发展路线图。目前"单星"计划——"太极1号"发射成功,并圆满完成了第一阶段的在轨测试。本文将简要介绍空间引力波探测的科学价值、国内外背景和关键技术分解,重点对太极计划及其3步走发展规划进行分析,并提出后续工作的一些设想和发展建议。     

“罗塞塔”彗星探测器热控系统分析

"罗塞塔"彗星探测计划开始于1 9 9 3年,是欧洲航天局(E S A)地平线-2 0 0 0-奠基石(H o r i z o n 2 0 0 0cornerstone)计划下的探测任务。"罗塞塔"探测器于2004年3月2日由阿里安-5运载火箭从法属圭亚那库鲁发射场发射升空。在飞行了7.1×109km之后,于2014年进入"楚留莫夫-格拉西门克"(Churyumov-Gerasimenko)彗星轨道。2014年11月13日00︰05,"罗塞塔"探测器释放的"菲莱"着陆器成功登陆彗星。目前,各项科学探测工作正在开展中。这是人类有航天史以来探测器首次在彗星上软着陆,对研究彗星的起源、彗星和星际物质的关系及太阳系起源具有重要意义。"罗塞塔"彗星探测器具有飞行跨度远、空间飞行时间长、任务形式复杂多样的特点,通过对"罗塞塔"彗星探测器热控系统进行分析,可为未来深空探测航天器先进热控设计的研究提供了一种可供借鉴的技术路线。     

未来无人采样返回任务一瞥

1俄罗斯"火卫一-土壤"(Phobos-Grunt)探测器俄罗斯"火卫一-土壤"探测器是对火卫一进行的一项无人采样返回任务,中国研制的火星轨道器萤火-1(YH-1)也将搭乘"火卫一-土壤"探测器发射升空。该任务原定于2009年发射,但由于俄罗     

2021年全球深空探测领域发展综述

1 整体情况概述 中美阿探测器成功抵达火星,实现多项成就 2021年2月,中国天问一号、美国"火星2020"(Mars 2020)以及阿联酋"希望"(Hope)探测器成功抵达火星.之后,"火星2020"携带的毅力号(Perseverance)火星车在火星表面着陆,其携带的机智号(Ingenuity)火星直升机试飞成功,...     

窥探暗宇宙的“欧几里德”

<正>作为欧空局"宇宙愿景"(Cosmic Vision)计划三大中级任务之一,"欧几里德"(Euclid)探测器,肩负着"暗宇宙"探索的重要使命,将能够观测到宇宙最为黑暗的"角落"。"欧几里得"探测器耗资8.1亿美元,预计于2020年发射,位于日地系的第二拉格朗日点。"欧几里德"探测器重2160千克,将携带1.2米口径的望远镜、1台576百万像素的可见光摄像机和一台近红外摄像机,将花费6年的时间对全天进行扫描,通过测量横跨数十亿光年的星系红外背景,绘制关于宇宙的演变和它的结构图,用以了解宇宙大爆炸以来宇宙的演化,     

“帕克太阳探测器”将首次飞入日冕观测太阳

正2018年8月12日,美国国家航空航天局(NASA)用德尔他-4H(Delta-4H)运载火箭从卡纳维拉尔角空军基地成功发射了"帕克太阳探测器"(Parker Solar Probe)。该探测器是首个飞进太阳日冕进行探测的航天器,其科学目的是研究日冕和太阳风,并对可能影响人类日常生活的空间天气进行预警。     

“贝皮-科伦布”——人类即将派往水星的使者

"贝皮-科伦布"(BepiColombo)水星探测器(以下简称"贝皮-科伦布")是欧洲和日本的合作项目,是继美国信使号之后的第2个水星探测器。该项目包括2个探测器,一个是由欧洲航天局(ESA)研制的"水星行星轨道器"(MPO),用于对水星进行测绘;另一个是由日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)研制的"水星磁层轨道器"(MMO),用于研究水星的磁层。ESA认为,它将是迄今为止欧洲最复杂的科学任务之一,将对水星展开最全面细致的探测,以揭示这颗行星的构成以及太阳对它的影响等。该探测器准备在2015年发射,总耗资约6.65亿欧元。"贝皮-科伦布"的主要研究任务包括:水星的起源与演变;水星的形成、内部构成、结构、地质形态与成份,以及水星表面的坑;水星大气层的构成与动力学;水星磁场的形成与演变,包括结构与动力学的演变;水星两极沉积物的构成与起源;验证爱因斯坦的广义相对论。