空间太阳物理学科发展战略研究

太阳物理学是研究太阳上发生的物理过程及其对行星际空间环境影响的学科。太阳是人类唯一可以进行细致探测的恒星，也是天然的多尺度过程并存的等离子体实验室，同时，太阳活动直接影响日地空间环境和人类地球家园的宜居性，剧烈的太阳活动如耀斑和日冕物质抛射还会影响人类的航天航空、通信导航、电网等高技术活动与设施。因此对太阳物理的研究不仅是理解浩瀚宇宙的基石，也是理解日地联系和行星宜居性的基础，同时还是国家在航天和空间安全领域的战略需求。21世纪以来，随着卫星探测技术发展，太阳物理学进入了全新的发展阶段。本文梳理了近年来太阳物理学在空间探测中的发展态势，凝练中国太阳物理学未来空间探测发展的重点领域，优化学科布局，推进太阳物理的高质量发展。     

太阳空间探测进展与展望

摘要：为了探索太阳空间探测活动的发展方向,在广泛调研太阳空间探测任务的基础上,综合考虑任务实施年代、轨道设计、探测要素、技术特点和成果影响力,选取了10个典型空间太阳探测器,对其科学目标、有效载荷、卫星平台特性和科学发现进行了分析,提炼总结了太阳空间探测的进展和发展趋势。总体而言,太阳探测器运行轨道逐步多样化,有效载荷探测要素更加丰富,探测精度、时空分辨率等显著提升,但仍存在大量问题待解决。在分析现阶段成果和待解决问题的基础上,提出了太阳空间探测的发展展望,指出了全方位、多要素探测是破解太阳物理和空间天气预报发展瓶颈的可行途径。     

国外空间探测发展现状

1　引言□□空间探测的历史 ,经历了地面无线电探测、探空火箭探测、卫星和飞船探测几个阶段。进入空间时代后 ,空间探测已经是一种分工非常精细、内容非常广泛的高技术领域 ,并且随着空间技术的发展 ,人类将从认识和探索空间环境 ,转而进入开发和利用空间环境及资源。应用卫星的大规模发展和载人航天技术的突破 ,使得空间探测已成为探索宇宙奥秘、开发宇宙资源、探索人类新的活动疆域、解决人类社会资源短缺和环境恶化等全世界共同涉及的社会经济问题的重要途径。空间探测已成为美国、俄罗斯、欧洲和日本等拥有空间技术实力的国家在 2 1世…     

火星等离子体环境探测

萤火一号(YH-1)探测器将对火星空间环境进行独立而深入的探测研究,探测各空间区域的等离子体特性及其对太阳风扰动的响应,以及火星离子逃逸过程,研究太阳风对火星水体损失的影响。为了实现这一目标,萤火一号搭载了等离子体探测包,包括2个离子分析器和1个电子分析器,具有较高的时间分辨率、能量分辨率,可以探测0.02～10 keV的离子、电子,同时能够对粒子的入射方向及1～44 au(1 au=9.1095×10~(-31)kg)质量范围内的离子成分进行分辨。本文阐述了萤火一号等离子体探测的科学意义,并对等离子体包的工作原理,仪器设计进行了介绍。     

火星电离层探测

火星已经成为深空探测的重要目标之一, 登陆火星并在火星生存是人类探测火星的终极目标, 因此电离层是必须了解的火星电磁环境. 火星电离层探测包括直接探测和间接探测. 直接探测精度高, 有较高的空间分辨率, 但是观测时间短, 无法提供长期稳定的探测结果. 对火星电离层的间接探测结果主要来自无线电掩星探测和顶部雷达探测. 无线电掩星探测可实现对火星电离层整个电子密度剖面的长期稳定探测, 但其空间水平分辨率较低, 且可探测的电离层太阳天顶角范围受到地球与火星轨道的限制. 顶部雷达探测对火星电离层的探测具有很高的时间分辨率和空间分辨率, 且同样可进行长期稳定探测, 为火星电离层研究提供了最新的支持. 通过对火星电离层探测的基本方法及典型观测结果的分析, 提出通过几种探测方法适当结合的方式, 同时对火星电离层进行观测, 能够大大推进对火星电离层的研究.      

深空探测进展与开展我国深空探测的思考

□□《中国的航天》白皮书中已提出：“开展以月球探测为主的深空探测的预先研究。”为此，我国应根据航天科技发展的水平，参考各航天国家的空间探测计划，制定本世纪前30年的深空探测计划，其对象以太阳系空间为主，兼顾宇宙空间的观测。 深空探测的总体目标可归纳为：① 探索太阳系和宇宙（包括生命）的起源和演化；② 开发和利用空间资源（空间环境、能源和资源等）；③ 发展空间技术，推进科学技术的进步；④ 扩展人类的生存空间；⑤ 为人类社会长期的可持续发展服务。 当前，深空探测是在卫星应用、载人航天与空间站取得重大成就的基…     

太阳极紫外光谱探测的历史与展望

围绕国际一流科学目标，发展顶级探测设备是中国太阳物理位列国际先进行列的立足点。70多年的空间太阳探测历程中，极紫外波段探测发挥了极其重要的作用，极紫外观测设备也几乎成为了太阳探测卫星的必备载荷之一。中国在极紫外探测，尤其是光谱探测方面的基础非常薄弱，导致相关科学研究几乎全部依赖国外数据，从而严重制约了中国太阳物理学科的发展。本文根据太阳极紫外探测的特点，系统分析了国外光谱探测的历史、现状以及未来发展趋势，并归纳了三类主要探测方式，即全日面积分光谱探测、低速光谱成像探测、快速光谱成像探测的当前水平，包括其技术方案及取得的部分科学成果。在此基础上，提出中国太阳极紫外光谱探测“三步走”的发展思路，并对每一步的科学目标、指标需求和候选探测方案提出建议。同时，展望了在太阳极紫外成像探测方面开展创新性尝试的思路。     

空间探索

编者按:从1958年美国和苏联启动探月计划开始,一些航天大国都先后开展了多种类型的深空探测活动,成为人类了解地球、太阳系和宇宙的一个重要手段。1959年1月2日苏联成功发射了世界上第一个空间探测器—月球-1以来,人类已相继发射了拜访月球、太阳系各大行星以及小行星和彗星等多种空间探测器,有的空间探测器甚至还飞到太阳系以外去揭示更遥远的深空奥秘。通过深空探测,可以帮助人类了解太阳     

月球探测的意义及发展态势

月球探测的意义及发展态势卢波（北京空间科技信息研究所）编者按：为了认识宇宙，开发和利用太空，为了揭开太阳系的形成和生命起源之谜，人类进行了４０年的空间探测活动。如今，空间探测终于获得了丰硕的成果。载人和不载人的空间探测器已相继上天，先后有１２人登上了...     

中国月球及深空空间环境探测

深空探测承载着人类航天技术发展、探索宇宙奥秘和寻找地外生命及人类宜居地的重任,成为各航天大国关注的热点。我国月球与深空探测虽然起步晚,但起点高,正在追赶并将实现领先。简要回顾了我国月球及深空空间环境探测的载荷情况、数据结果、理论和应用研究成果,简述了当前在研的自主火星空间环境探测目标以及规划中的未来深空探测任务,并根据当前国际发展态势,及我国在研、规划中的月球及深空探测任务情况,分析了我国月球及深空空间环境探测的关键科学问题、载荷技术发展趋势、理论与模拟的研究需求,最后对深空环境探测进行了展望。     

太阳爆发抵近探测——“触碰计划”

本文旨在介绍一项具有重大科学意义和应用价值的深空探测任务构想.该任务将对驱动恒星大尺度爆发过程的中心结构（即磁重联电流片）进行抵近（原位）探测，主要目的是详细研究发生在离地球最近的恒星-太阳上的大尺度磁重联过程的精细物理特征，揭示太阳系中最为剧烈的能量释放过程（即太阳爆发或太阳风暴）的奥秘.该任务的科学目标:磁重联过程是发生在宇宙磁化等离子体中的能量转换和释放的核心过程，其一直是太阳物理、等离子体物理、空间科学研究领域内的一个极为重要的研究课题及研究方向.通过抵近观测可以将同样设备的分辨能力提高5~20倍，将提供在地球附近无法获得的太阳超清晰图像以及相应的物理信息，让人类在一个前所未有的平台上来研究、认识和了解太阳，从而解决太阳爆发核心驱动过程的精细物理性质与日冕加热等长期困扰太阳物理研究领域的难题.      

空间环境天基探测现状与需求分析

天基空间环境探测是了解空间环境状态及变化规律的重要手段, 同时也是保障人类空间活动安全的空间环境预报业务的重要数据来源. 为了促进中国空间环境天基探测的发展和合理布局, 本文分析总结了空间环境天基探测的现状、特点以及能够服务于空间天气预报的业务监测能力情况, 从空间环境业务保障角度分析了空间环境天基探测的需求, 并对中国天基空间环境探测的发展思路进行了初步探讨分析.      

近地空间短波红外恒星探测信噪比分析方法

针对星敏感器在近地空间导航应用需求,开展了短波红外恒星探测信噪比分析方法研究。基于恒星目标与天空背景辐射特性,构建了恒星探测信噪比模型,并结合光学系统及图像传感器参数完成了仿真试验。结果表明,同一星等及太阳天顶角下,Ks波段下的恒星探测信噪比最大,H波段次之,J波段最小;同一太阳天顶角及波段下,星等越小,恒星探测信噪比越大;同一星等及波长下,太阳天顶角越大,即恒星与太阳之间角距越大,恒星探测信噪比越大。本文可为新一代近地空间全天时星敏感器系统的方案设计、指标论证、评估应用提供可靠的理论方法与技术支持。     

日地空间探索之旅——空间物理探测最新进展与展望(下)

<正>空间物理研究开始于地基监测,人类很早从极光、气晖、天电、潮汐等现象开始了地面的观测研究,随后利用气球、火箭进行了临近空间的探测,空间物理学的发展随着航天技术和空间探测技术的发展而迅速发展起来了。自20世纪中期的半个世纪以来,人类发射了数百颗航天器用于空间物理探测。4我国空间物理探测最新进展我国第一个空间科学探测计划—"地球空间双星探测计划"(简称"双星计划")的成功实施,开     

中国深空探测器技术的发展与展望

□□人类所生存的地球，只是浩瀚宇宙中的沧海一粟。自古以来，随着科学技术的进步和发展，了解太空、探索地球以外的物质，一直是人类不懈追求的目标。人造地球卫星、载人航天技术的发展，使人类认识宇宙的目光越来越远；而探索更深更广的太空，则成为了现代人类航天活动的一个主要方向。深空探测主要包括对月球的探测、行星及其卫星探测和行星际探测三大方面。深空探测对人类了解太阳系的起源、演变历史和现状，通过对太阳系内各主要行星的比较研究，进一步认识地球环境的形成与演变、探索生命的起源和演变以及积极开发和利用空间资源具有…     

欧美发射太阳轨道探测器推动抵近太阳观测

在历时20余年的立项和研制进程后，2020年2月10日由欧空局（ESA）主导、美国参加的太阳轨道探测器任务在美国发射升空，这是人类首个对太阳极区成像的空间太阳物理任务。太阳轨道探测器将用约3年时间在水星轨道以内的大椭圆日心轨道开展近距离太阳观测，用7年（包括3年延寿期）时间在黄道面外开展太阳极区高分辨率成像及探测。该任务有望进一步揭示太阳磁场，太阳活动爆发，太阳风起源、加速及其行星际传播和对地球空间天气的驱动等重要前沿问题的本质，加深对太阳活动周以及日地联系的理解。该任务启示中国空间科学要重视太阳深空观测任务的前瞻布局与立项实施。      

空间碎片偏振光谱成像探测技术研究

随着太空探索活动的逐年增多,人类对空间碎片的探测显得越发重要。文章首先介绍了探测空间碎片的意义及其常规的光电探测方法,并分析了探测空间碎片的主要难点;在此基础上,结合空间碎片的具体特征,提出一种对空间碎片进行探测与识别的新方法,即将成像、光谱、偏振三个光学基本量同时使用,通过多元特征融合等识别技术,实现对空间暗、弱、小碎片的高效探测,并对新方法中的关键技术进行了分解和可行性分析。     

21世纪的空间探测

１２１世纪空间探测的主要计划□□在人类即将进入２１世纪的时候,许多国家和国际组织都为新世纪制订了空间探测计划。这些计划有的是综合性的,有的是专题性的,而美国制订的“空间科学战略计划”则具有一定的代表性,基本上反映了国际上空间科学和空间探测发展的方向,...     

国际深空探测技术发展现状及趋势

□□深空探测是人类了解地球、太阳系和宇宙，进而考察、勘探和定居太阳系的第一步。深空探测主要包括月球探测、行星探测、行星际探测和星际探测。 通过深空探测能帮助人类研究太阳系及宇宙的起源、演变和现状，进一步认识地球环境的形成和演变，认识空间现象和地球自然系统之间的关系。从现实和长远来看，对深空的探测和开发具有十分重要的科学和经济意义。 1 深空探测回顾及其现状 深空探测通常包括如下3个不同的阶段：① 搜索；② 勘探；③ 深入研究。 对于不同的星体，人类的探测研究处于不尽相同的研究阶段。现分述如下。 1.1 月球…     

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