空间科学任务协同设计过程优化

为了对概念设计阶段空间科学任务协同设计过程进行合理规划,减少设计反馈,降低系统耦合度,提出了设计结构矩阵(DSM)过程建模和遗传算法(GA)过程优化算法.该方法采用DSM对空间科学任务设计活动序列进行建模,通过DSM描述设计活动间的信息依赖关系,DSM上三角之和代表该设计活动序列设计反馈次数;将DSM对应的设计活动序列视为染色体,采用GA进行序列优化,最小化设计反馈次数.通过过程优化算法获取最佳设计活动序列,优化设计过程,降低系统耦合度.空间科学任务实例分析结果表明,该方法能够有效应用于空间科学任务协同设计的过程建模和过程优化,指导设计过程的制定.     

空间科学任务协同设计论证平台

空间科学任务协同设计论证存在设计方案耦合强,数据一致性差,数据变更难,数据与流程脱节等问题.为了解决上述问题,建立了典型空间科学任务的多层数字化模型;采用图形化方式对论证流程进行建模,并建立流程与数据的映射关系;通过共享数据池的方式为多岗位用户提供多方案数据协同机制;采用消息总线对数据变更进行及时提醒;利用方案依赖关系矩阵来判别方案耦合关系,最终自动合并任务总体设计方案.作为一个分布式平台,空间科学任务协同设计平台采用Eclipse RCP和Spring技术架构,整合了Hibernate、工作流Activiti5等中间件,提供统一门户,支持多岗位、多任务、多方案、多版本的管理能力,提供论证流程监控、数据协同交互等功能.结合某空间科学任务论证验证了该平台的有效性.     

有磁场时电子在航天器光电子鞘层中的漂移运动

采用二级漂移近似理论，研究了在航天器光电子鞘层中与电流收集有关的电子在磁场中的运动轨道和收集电子有关的磁瓶结构，结果表明当磁场越强，航天器表面电势越弱，磁瓶在无穷远处横截面积就越小。在光电子鞘层中，势垒对电流收集影响较大，磁瓶的横截面积在略远于垫垒处有极大值，磁瓶在无穷远处的横截面积并非随着势垒距航天器距离的远近而单调变化。     

亚暴起始地磁指数判断的统计研究

利用2004年地磁西向电急流AL指数,亚暴电急流AE指数和场向电流AF指数来确定亚暴起始,并与2004.年亚暴极光起始进行对比.研究发现,如果以极光亚暴起始为时间零点,亚暴的西向电急流AL起始和电急流AE起始主要分布于-5～+6min的时间范围内,但在-9～+9min的时间范围内也有个别事例.场向电流AF起始分布较宽,可以分布于-8～+7min的时间范围内.平均西向电急流AL起始,电急流AE起始和场向电流AF起始分别为0.5,0.5,-0.1 min.通常西向电急流AL起始与极光起始同时的概率最高,而多数情况下电急流AE起始和场向电流AF起始提前极光起始1 min.这些地面磁场指数确定的亚暴起始分布,随着亚暴强度的增大(即最小AL指数减少,最大AE指数增大,最大AF指数增大)而向极光亚暴起始靠近.对于5个超级亚暴来说,其西向电急流AL起始和电急流AE起始都发生在极光起始之前.这些结果说明对于大亚暴,电急流的增加要早于极光爆发.     

引导场对无碰撞电流片低频电磁不稳定性的影响

通过数值求解无碰撞电流片中可压缩磁流体力学模型下得到的一般形式的色散关系,讨论了无碰撞电流片中引导场对低频电磁波不稳定性的影响.结果表明,平衡态磁场中的引导场,对于三维扰动传播的波不稳定性有很强的影响.(1)在电流片中间平面上(z=0),无引导场时,没有不稳定性发生,但若存在引导场,不稳定性便发生,并随着引导场的增强,不稳定性明显增强,不稳定的波模可能是低混杂模.(2)在中间平面附近(z=0.2),电流片是不稳定的.随着引导场的增强,不稳定性增长率明显地增强,不稳定的波模从平行和反平行两个方向传播变为反平行方向一个方向传播,并且是斜传播的,具有低频哨声模或低混杂模的特征.(3)在电流片边缘附近(z=0.8),引导场对不稳定的波模和增长率没有明显影响,不稳定的波模都是准平行的哨声波.     

近地磁尾准无碰撞磁重联事件

综合分析了ClusterⅡ－C1飞船在2001年9月15日飞越地球磁尾等离子体片区的热离子和磁场观测资料。结果表明，约在0340－0440UT时间期间，资料多次呈现出较强的尾向离子流（VXGSM＜0），明显的南向磁场分量（BZGSM＜0），以及明显的晨－昏向磁场分量BYGSM等特征。由此可以推断，在磁尾等离子体片中，在径向方向XGSE＞－18．6Re范围内，可能发生了多次磁重联事件，整个事件持续期约1h。磁重联事件的观测特征与准无（或半）碰撞磁重联理论的基本图像符合一致，因此这些事件应当是准无碰撞磁重联事件。     

部分球壳分布离子流激发的电磁不稳定性

在离子环束流和低频电磁波相互作用的过程中廓了环束流将演化成具有投掷角展宽的部分球壳速度分布离子流,其投掷角展宽随时间增大,低频右旋电磁不稳定性增长率峰值,总的说来也逐渐增大,并向高频短波方向移动,与此相反,低频左旋电磁不稳定性增长率峰值,当投掷 角展宽等于０时,大于右旋不稳定性峰值,但随着投掷角展宽增加而迅速低于右 性增长率峰值,并向工波方向移动。     

电子环束流对航天器表面电位和等离子体鞘层的影响

采用二维三分量静电粒子模拟程序研究了电子环束流对低轨道磁化等离子体中运行的航天器表面电侠和等离子体鞘层结构的影响，当有电子束流平行磁场入射时，航天器表面所带负电位的绝对值将增大型约电子束流的速度和密度的增加将使航天器表面负电位绝对值增加很快，与此同时等离子体鞘层的尺度也将增大型约形状将由尾部延伸的“泪滴”状变成向两侧展开的“机翼”状，当电子环束流以相对于磁场成一定角度斜入射时，由于磁场的约束作用，     

磁尾等离子体片对流对亚暴的影响

采用２１２维全粒子电磁模拟方法研究了等离子体片中稳态对流及局地爆发高速流对磁层亚暴触发过程的影响。研究表明，地向瞬时局地高速流可触发磁场重联，导致储存于磁尾磁场能量的快速释放。但是，等离子体片稳态对流可抑制磁尾磁场重联过程。此项研究结果表明，局地爆发高速流能够触发磁层亚瀑；而行星际磁场（ＩＭＦ）持续南向时的稳态磁层对流期间，不易发生亚暴。     

太阳风扰动对极光电急流和环电流指数的影响

利用WIND卫星的太阳风观测数据和地磁活动指数,研究了太阳风扰动对环电流SYM-H指数,西向极光电急流AL指数和东向极光电急流AU指数的影响.结果表明,太阳风动压增长和减少能够同步或延迟引起地磁活动指数的强烈扰动,其包括环电流指数的上升,西向极光电急流指数的下降和东向极光电急流指数的上升.太阳风动压的突然剧烈增加还能够触发超级亚暴和大磁暴.太阳风动压脉冲引起的地磁效应具有复杂的表现形式,这说明太阳风动压脉冲的地磁效应不仅与太阳风动压脉冲大小和持续时间有关,还与磁层本身所处的状态有关.时间尺度较长,消耗能量较大的磁暴只有大的持续时间较长的太阳风动压脉冲才能激发.