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.     

月球电离层掩星探测研究

日本SELENE/KAGUYA探测任务提供了研究月球电离层的机会。采用无线电掩星探测技术和趋势外推算法,消除地球电离层和行星际等离子体的干扰影响,残余的信号相位信息的变化反映了月球电离层的信息,估算出月球周围附近近似对称分布的稀薄电离层中电子总含量(TEC)约为每立方米10-14个。     

风云三号C星GNOS北斗掩星电离层探测初步结果

利用风云三号卫星C星GNOS掩星探测仪电离层数据,分析了2013年10月FY-3C GNOS探测的北斗掩星电离层廓线分布,将2013年10月1日至2015年10月10日期间FY-3C GNOS观测的F₂层峰值电子密度（N_mF₂）与地面电离层测高仪观测结果进行对比,验证了FY-3C GNOS北斗电离层掩星的探测精度.结果表明,FY3-C GNOS北斗电离层掩星与电离层测高仪探测的N_mF₂数据相关系数为0.96,平均偏差为10.21%,标准差为19.61%.在不同情况下其数据精度有如下特征：白天精度高于夜晚;夏季精度高于分季,分季精度高于冬季;中纬地区精度高于低纬地区,低纬地区精度高于高纬地区; BDS倾斜同步轨道（IGSO）卫星精度高于同步轨道（GEO）卫星和中轨道（MEO）卫星.FY-3C GNOS北斗电离层掩星与国际上其他掩星电离层数据精度的一致性对GNSS掩星探测资料的综合利用具有重大意义.     

首届中俄联合探测火星科学研讨会在莫斯科召开

<正>第一届中俄联合探测火星国际学术研讨会于2010年3月16—18日在莫斯科召开,会议由俄罗斯科学院空间科学研究所主办。参加研讨会的中方研究人员来自中国科学院空间科学与应用研究中心、上海天文台和中国航天科技集团公司八院。俄方参会人员分别来自俄罗斯科学院空间研究所、无线电电子学所、俄罗斯航天局莫动特种设计局和拉沃其金科研生产联合体等。此外,瑞典与荷兰的科学家也参加了会议。     

电离层掩星反演的TEC修正反演法

电离层掩星数据反演的传统方法是采用改正TEC的Abel 变换反演法, 实际电离层的非球对称性会给电子密度的反演结果带来误差. 文中研究了利用TEC修正方法结合背景场来剔除TEC 受电子密度水平变化的影响, 改善球对称假设适用性, 提高反演精度, 并应用此方法于模拟掩星事件的反演. 结果表明, 与传统的Abel 变换反演相比, TEC 修正反演法能够减小反演误差. 用TEC 修正反演法对不同方法获取的背景场的反演结果比较表明, 背景场与实际场吻合的程度越高, 反演效果越好.     

火星探测的新起点

经过 2 0 0天的飞行 ,美国航宇局(NASA)的“奥德赛” (Odyssey)火星探测器终于在 2 0 0 1年 10月 2 3日晚上 7时 2 6分以 2 10 0 0 km/ h的速度进入火星轨道。“奥德赛”探测器上的主发动机点火使其减速 ,受火星重力吸引 ,该探测器进入火星椭圆轨道。这是“奥赛德”在经过 4.5 6亿千米的长途跋涉之后第一次点燃其主发动机。进入轨道被认为是保证此次任务成功开始的三个关键步骤中的第二步。第一步是2 0 0 1年 4月 7日进行的发射 ,第三步将是为期一周的空间制动 ,逐渐降低探测器 ,然后将其送入距火星表面上空约 40 0 km的最终轨道。从 2 0 …     

利用COSMIC掩星数据监测电离层的异常变化

分析了COSMIC掩星数据反演电子密度的方法,利用实例研究反演方法的特点,并采用ISR非相干散射雷达获取的电子密度数据进行验证,进而反演了长三角区域SHAO（IGS）站上空在日全食和太阳风暴期间的电子密度廓线图. 通过与平静日期间电离层电子密度进行比较,发现日全食及太阳风暴导致电离层发生的异常变化,从而提出COSMIC掩星数据反演电子密度在监测电离层变化时所具有的优势.     

无线电掩星和激光雷达观测结果比较

简要阐述了激光雷达和ＧＰＳ掩星探测大气的基本原理，并利用１９９６年１０月１４日１６２５ ＵＴ时 Ｂ本 ＴＭＵ钠和瑞利散射激光雷Ｂ（３９．２３°Ｅ、 ３５．３７°Ｎ）资＃，反演得到 ３０－５５ ｋｍ高度范围内大气密度和温度的观测结果，与此同时通过激光雷达上空的 ＧＰＳ掩星观测到的掩星切点处的观测结果进行了比较．结果表明：两种方法获得测出的密度廓线符合得很好；温度廓线的变化趋势也基本一致，但在某些高度上有较大的偏离．文中最后对比较结果作了简要分析，讨论了重力波对大气密度和温度廓线的影响．     

火星探测风向标

火星探测，既令人眼花缭乱，又显得扑朔迷离。火星探测到底是为了什么？遵循着什么？让我们来捕捉火星探测的风向标。     

天地基联合多星定轨及精度分析

数据中继卫星和双星定位系统通常由2或3颗地球同步卫星和数颗近地卫星组成,这些系统所提供的“星-星”测量数据提出了多星同时定轨的需求。文章介绍了已知天基星星历定轨和未知天基星星历定轨的主要差别,建立了距离和观测量的测量模型,描述了多星同时定轨的技术难点,分析了整个系统的定轨精度。     

FY-3D卫星的北斗掩星分布特征与误差特性

利用2018年1－3月FY-3D卫星的掩星折射率数据,研究了北斗导航卫星系统的掩星分布特点、数据精度以及误差统计特征。北斗导航卫星系统同步静止轨道掩星沿卫星轨道呈弧状分布在南北两极地区,倾斜轨道掩星在东西半球低纬度地区分别形成一小一大两个空洞,中地球轨道掩星则全球均匀分布。北斗掩星折射率数据精度在探测核心区域,即12~32 km范围内,与ERA5再分析资料计算的折射率相比,平均偏差的标准差约为1.5%,在核心区外,标准差从1.5%逐渐增大到6%。静止轨道掩星的平均偏差在高层略大于倾斜轨道和中地球轨道掩星。下降掩星在20 km以上区域的标准差大于上升掩星,20 km以下区域小于上升掩星。高纬地区北斗掩星标准差最小,低纬地区最大,对流层中下层尤其明显。分析结果表明,北斗掩星的数据精度和误差特征与GPS掩星数据相似。     

基于STK的GPS/LEO无线电掩星技术仿真研究

GPS/LEO无线电掩星技术反演地球大气参数剖面已经具有较高的精度. 国外开展了多个GPS/LEO掩星项目, 但中国还尚未深入进行相关的实验, 这制约了中国掩星技术的发展. 本文提出基于STK进行GPS/LEO掩星技术研究的方法; 根据GPS/LEO掩星的原理, 推导出掩星事件发生的条件和掩星切点的计算公式; 利用STK对掩星过程进行模拟, 得到掩星数据. 在大气球对称假设和大气模型已知的条件下, 反演得到中性大气折射指数. 通过比较模型和反演数据, 表明反演数据精度较高, 验证了利用STK模拟GPS/LEO掩星实验方法的可行性.     

GNSS极化测量降雨正演模拟与实验对比

研究证明,全球导航卫星系统（GNSS）极化无线电掩星（PRO）技术可以用于探测降雨。利用GPM DPR降雨率数据与PAZ卫星极化相移观测数据匹配,筛选出代表性降雨事件。通过选用TB等7种雨滴形状和MP等5种雨滴谱模型,采用T矩阵法对各事件进行正演,并分析PAZ极化相移的线性校正值、天线相位校正值与正演模拟值之间的关系。对比分析得出线性校正值、相位校正值与模拟值的相关系数分别为0.9994和0.9933,均方根差分别为0.3429和1.2765。模拟值与实测值之间高度相关,且更接近线性校正值。进一步的研究表明,模拟降雨率在1 mm·h^–1以下的事件时,雨滴谱采用MP或JD分布,雨滴形状采用SC或PB的模拟精度更高;降雨率在1 mm·h^–1以上的事件,雨滴谱采用MP或 SS分布,雨滴形状采用TB的模拟结果最优。     

基于GPS掩星平均弯曲角的折射率反演研究

利用Abel积分变换通过掩星弯曲角计算折射率需要对高层弯曲角进行统计优化.目前由于所使用的背景场资料和具体反演方法不同,导致所发布的掩星大气数据气候统计值存在一定差异.本文使用2008年1,4,7,10月共4个月的COSMIC大气掩星附加相位数据,从纬圈平均弯曲角廓线反演相应月平均折射率,对反演结果进行比较分析.研究表明,利用掩星折射数据进行气候研究时无需逐一对掩星探测廓线进行统计优化,在40 km以下高度基于平均弯曲角的反演方法与传统统计相比能够获得几乎一致的月平均折射率,在50 km以上高度基于平均弯曲角的反演结果更加接近ECMWF资料统计.     

萤火一号火星探测计划的科学目标

与其他行星相比火星是与地球最为相似, 也是最有可能在其上发现地球以外生命现象的一颗行星, 因此特别受到人类的关注. 近年来, 有国家已经发射了火星探测器, 并启动了载人火星探测研究计划. 中国是世界上第五个具备自主发射人造卫星的国家, 也是世界上第三个具备自主开展载人航天活动的国家. 但是中国在深空探测领域才刚刚起步. 2007年中俄两国签署了联合探测火星计划, 俄罗斯负责将中国研制的一颗微小卫星------萤火一号发送至火星轨道. 萤火一号将开展自主探测, 并与俄罗斯的火卫一探测器开展联合探测. 本文综述了萤火一号任务提出的科学背景及科学目标, 简要介绍了为实现科学目标配置的有效载荷, 以及入轨后的主要探测任务, 并对其科学探测结果进行了初步的展望.     

萤火一号宽视场彩色相机的设计及地面检测

介绍了宽视场彩色相机工作原理、相机方案及设计结果. 发射前实验室检测结果表明, 整机静态分辨率达180 lp/mm, 信噪比为34 dB. 用户在发射前对宽视场彩色相机的成像效果进行了初步评估, 认为宽视场彩色相机能够正常工作, 数据格式正确, 图像质量优良, 能够进行稳定的数据观测, 采集与下传. 最后介绍了相机在研制过程中采用的一些新技术.