Three-dimensional global simulation of multiple ICMEs’ interaction and propagation from the Sun to the heliosphere following the 25–28 October 2003 solar events

This study performs simulations of interplanetary coronal mass ejection (ICME) propagation in a realistic three-dimensional (3D) solar wind structure from the Sun to the Earth by using the newly developed hybrid code, HAFv.2+3DMHD. This model combines two simulation codes, Hakamada–Akasofu–Fry code version 2 (HAFv.2) and a fully 3D, time-dependent MHD simulation code. The solar wind structure is simulated out to 0.08 AU (18 Rs) from source surface maps using the HAFv.2 code. The outputs at 0.08 AU are then used to provide inputs for the lower boundary, at that location, of the 3D MHD code to calculate solar wind and its evolution to 1 AU and beyond. A dynamic disturbance, mimicking a particular flare’s energy output, is delivered to this non-uniform structure to model the evolution and interplanetary propagation of ICMEs (including their shocks). We then show the interaction between two ICMEs and the dynamic process during the overtaking of one shock by the other. The results show that both CMEs and heliosphere current sheet/plasma sheet were deformed by interacting with each other.     

ROMAP: Rosetta Magnetometer and Plasma Monitor

The scientific objectives, design and capabilities of the Rosetta Lander’s ROMAP instrument are presented. ROMAP’s main scientific goals are longterm magnetic field and plasma measurements of the surface of Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko in order to study cometary activity as a function of heliocentric distance, and measurements during the Lander’s descent to investigate the structure of the comet’s remanent magnetisation. The ROMAP fluxgate magnetometer, electrostatic analyser and Faraday cup measure the magnetic field from 0 to 32 Hz, ions of up to 8000 keV and electrons of up to 4200 keV. Additional two types of pressure sensors – Penning and Minipirani – cover a pressure range from 10⁻⁸ to 10¹ mbar. ROMAP’s sensors and electronics are highly integrated, as required by a combined field/plasma instrument with less than 1 W power consumption and 1 kg mass.     

基于故障物理的航空电子设备高可靠性评估

传统的基于事后统计的可靠性评估手段已不能满足高可靠性航空电子设备的设计需求。文章提出在产品的设计阶段应用一种基于故障物理的可靠性评估方法,以某型大气数据计算机为研究案例,将环境载荷模拟施加于产品数字模型上,提取应力信息,进行潜在故障机理分析和相应的故障物理模型确认,以及累积损伤分析,最后得到产品的故障前时间以及故障率和可靠度函数。结果表明,该方法与实际可靠性试验结果有较好的近似度。     

18参数广播星历分析研究

针对18参数广播星历模型对混合星座（包含GEO（地球同步轨道）、IGSO（倾斜地球同步轨道）、MEO（中地球轨道））的拟合精度和稳定性问题,利用摄动理论中的分析方法研究18参数广播星历模型新增参数的物理意义,通过数值仿真比较分析18参数模型与16参数模型对混合星座的拟合精度和稳定性。分析研究表明,新增2个参数可以较好地逼近轨道变化的长周期项,相同拟合弧长的拟合精度比16参数提高了50%左右,但受短周期项影响,拟合不够平稳,同时由于轨道变化特征的差异,对GEO和IGSO卫星的拟合不如MEO卫星稳定。数值仿真结果表明,要保证稳定性必须增加拟合弧长,但拟合精度会有一定下降,18参数条件下,MEO卫星选用3h拟合弧长能保持很好的稳定性,GEO和IGSO卫星则需要选择5h拟合弧长。     

Progress of Double Star Program 2006-2008

This paper presents the status of two satellites of Double Star Program, and a part of scientific results based on the data of Double Star Program obtained during the period of 2006-2008.Other scientific results in the magnetospheric physics research can be found in "Multi scale physical process in the magnetosphere" of this issue.      

星际高速公路技术及其在夸父计划中的应用

 简述了星际高速公路技术的物理意义和特征以及中国深空探测的现状和计划,分析了圆型限制性三体问题及其周期和准周期轨道,给出星际高速公路的描述与初步计算,探讨了星际高速公路技术在夸父卫星A轨道设计中的应用,最后分析了该技术在未来深空探测活动中的潜在价值。     

基于失效物理的动量轮贝叶斯可靠性评估

作为卫星姿态控制系统关键部件的动量轮,其可靠性关系到卫星发射的成败。但是由于有小子样、高可靠性和长寿命等特点,受技术、费用和时间等条件的限制,无法获得大样本失效寿命数据,因此利用传统的大样本寿命数据统计推断方法进行可靠性建模、分析与评估存在困难。为此,从失效物理分析的角度出发建立性能退化模型,用贝叶斯方法融合性能退化模型和寿命模型得到产品的可靠性评估模型,并基于该模型充分利用失效物理试验中的性能数据和少量的寿命数据来进行可靠性评估。实例分析表明,该方法与伪寿命方法相比更加符合工程实际,评估精度更高。     

基于路标观测角的星际着陆器自主位姿确定技术

针对利用导航路标进行六自由度状态估计这一非线性、模糊性问题,对星际着陆器自主位姿确定技术进行了研究。为了减小算法的复杂性,提高求解精度,基于欧式变换下角度不变性,提出以导航路标观测视线之间所形成的夹角作为观测量,对像素观测方程中位置、姿态状态进行解耦求解。通过对观测矩阵的讨论,分析了导航路标空间分布对位姿确定精度的影响,给出了导航路标选取的最优观测方案。最后利用蒙特卡罗仿真对所提导航算法进行了验证,并对影响导航精度的各相关因素进行了分析。     

基于解析梯度的微推进转移轨道优化方法

 研究基于离散脉冲策略的行星际微推进转移轨道优化问题,为改善收敛性和计算效率,提出了一种解析的梯度矩阵计算方法。首先,基于离散脉冲思想建立了行星际微推进转移轨道优化模型,通过对速度脉冲矢量进行参数变换,避免了传统优化模型初值猜测和搜索域难以界定的缺点;然后,基于变分原理分析了离散脉冲模型中轨道状态转移矩阵与状态变分之间的关系,并给出了多种轨道特征条件下状态变分的计算方法,该方法可扩展到多次状态不连续情况;在此基础上,推导了离散脉冲轨道优化模型中性能指标与轨道约束对寻优参数梯度矩阵的解析表达式。以地球-火星的燃料最省微推进转移为例对所提解析梯度方法进行了仿真验证。数值结果表明：本文推导的解析梯度矩阵是正确的,与传统数值梯度计算方法相比,解析梯度矩阵可有效改善寻优算法的收敛特性,并能够提高计算效率约47%。     

太阳电池板热真空试验降温过程分析

为了得到太阳电池板在热真空试验降温时的正、背面温差和温度变化规律,文章建立了太阳电池板的热物理模型,根据太阳电池板厚度、背面发射率、纵向当量导热系数、高温平衡时的正面温度以及热沉温度,推算出电池板在高温平衡时的背面温度,进而得出电池板的正、背面温差;采用集总参数法进行分析,得出电池板降温时的降温时间表达式及电池板温度与时间的关系式;经过理论计算与试验数据的对照分析表明,降温时间理论表达式可以近似作为电池板降温时间的预测依据。研究结果可以为电池板热真空试验的热分析、电池板降温过程预测以及低温控制提供参考。