基于LED光源的运动式太阳模拟器控制系统

为了解决编码式太阳敏感器装星后现场的功能测试,研制了一种基于LED光源的运动式太阳模拟器,为该测试提供模拟的太阳光信号和太阳光矢量信号.基于太阳模拟器组成与工作原理,对光源辐亮度和矢量运动的控制系统进行研究.根据太阳光信号要求,通过光源选取与功率计算确定LED型号和个数,并采用压控恒流源驱动技术对光源辐亮度进行线性调节.根据太阳光矢量信号要求,通过负载扭矩与功率计算选取GUS-60型超声电机,采用16位绝对式编码器对运动角度进行测量,以数字信号处理器为主要器件对电机进行闭环反馈控制.测试结果表明,光源控制系统能够实现辐亮度在0～527.4W·m-2内线性可调,矢量运动装置在-15°～40°内的运动角度控制精度优于±0.01°,满足编码式太阳敏感器的测试要求.      

空间背景光星模拟器系统设计

为实现星敏感器光信号的高精度标定需求,提出了一种具有空间背景光的星敏感器地面标定系统,解决了空间背景光对星敏感器光信号定标精度的影响,提高了星敏感器的标定精度.对空间背景光对星敏感器标定精度的影响进行分析,给出了具有空间背景光的星模拟器实现方案,设计了能同时模拟空间背景光和星点位置信息的星模拟器光学系统.结果表明,该系统全视场相对畸变小于0.01%,MTF在80lp·mm-1处大于0.5,达到了高精度指标要求.设计了一套空间背景光系统,通过对电流和可变光阑的控制,实现了亮度26倍变化.提出了一种基于像差补偿的星点位置修正方法,并给出了修正模型.利用徕卡T6100经纬仪和照度计,分别对星模拟器所在的星点位置误差和空间背景光亮度进行测试.结果表明,空间背景光亮度可实现26倍调整,在最高能量和最低能量下星模拟器星点位置误差精度<10",满足星敏感器地面标定要求.      

空间电子辐射环境探测载荷测试定标试验平台研制

介绍了中国科学院国家空间科学中心新建成的空间电子辐射环境探测载荷测试定标试验平台.该平台由中、高能极弱流电子加速器以及内置多维真空转台的真空靶室试验终端组成，用于对星载空间电子辐射探测器进行地面加速器测试定标.重点描述了为得到中能极弱流均匀平行束，采用电子轨迹程序Egun对中能极弱流电子加速器进行的物理设计和模拟计算，给出球形结构电子枪在栅网孔不加栅网、加理想栅网和直径1mm孔栅网以及在不同加速管出口能量情况下，初聚系统和加速管以及经过二次扩束时输运段中电子轨迹的模拟结果.最终得出能够实现电子枪初始束流减弱8个数量级，获得满足测试定标试验需求的极弱流均匀平行电子束（在试验终端直径50mm靶上束流面密度为105~109cm-2·s-1）的结论.      

太阳系天体引力对空间引力波探测日心编队构型的影响分析

针对太极空间引力波探测任务,建立了太阳系天体引力摄动对日心编队构型影响的数学模型,利用仿真手段分析了太阳系中行星和月球、矮行星和小行星引力摄动对空间引力波探测日心编队构型的影响,提出了一种综合考虑小行星到卫星轨道距离和星等的二重筛选方法,能够快速估计小行星相对加速度的上界.分析了日心编队构型卫星初始相位角变化对太阳系天...     

Aerosol measurements from earth orbiting spacecraft

Since the fall of 1978, two Earth-orbiting spacecraft sensors, SAM II, for Stratospheric Aerosol Measurement II, and SAGE, for Stratospheric Aerosol and Gas Experiment have been monitoring the global stratospheric aerosol. These experiments use the Sun as a source to make Earth-limb extinction measurements during each spacecraft sunrise and sunset. This paper describes the global aerosol data base (climatology) that is evolving. Seasonal and hemispheric variations such as the springtime layer expansion with warming temperatures and the local wintertime polar stratospheric clouds (PSC's) will be described. The PSC's enhance extinction by up to two orders of magnitude and optical depths by as much as an order of magnitude over the background 1000 nm values of about 1.2 × 10^?4 km^?1 and 1.3 × 10^?3, respectively. The detection and tracking of a number of volcanoes whose effluents penetrated the tropopause are also described. The mass of new aerosol injected into the stratosphere from each volcano is estimated. The May 1980 eruption of Mount St. Helens, for example, produced about 0.32 × 10⁹ kg of new stratospheric aerosol enhancing the Northern Hemispheric aerosol by more than 100 percent.     

太阳帆板驱动机构内带电效应试验

太阳帆板驱动机构（Solar Array Drive Assembly,SADA）是长寿命、大功率航天器能源系统的关键部件.在空间高能电子环境下,SADA内部会发生静电放电甚至诱发二次放电,导致航天器丧失能源.利用双束加速器建立试验平台,对SADA进行内带电效应试验.试验中高能电子束的电子能量为2MeV,束流密度为5pA·cm-2,模拟SADA工作电压为50~150V,工作电流为0.5~1.5A.试验样品充电电位在辐照5h后达到平衡,形成的电场约为5×106V·m-1.相同工作电流下的放电次数随工作电压增大而明显增加,说明工作电压形成的电场与高能电子沉积形成的电场叠加会增加SADA发生放电的风险.依据试验结果,提出SADA抗内带电设计方案:一是降低SADA介质盘的体电阻率;二是改进导电环结构体的结构设计,降低导电环间电压在介质盘上形成的电场.      

大口径积分球辐射定标光源辐射性能研究

目前,我国空间光学遥感器正向着大型化、高精度的方向发展,辐射定标装置也随之发展进步。本文系统地介绍了大口径空间相机用积分球辐射定标装置辐射性能的测试方法。研制出一套积分球辐射性能测试装置,用于测试大口径积分球的均匀性、余弦特性和稳定性,并给出了积分球辐射定标光源的输出不确定度。文中检测的积分球辐射定标光源内径为3 000mm,出光面直径为1 000mm,得到该积分球辐射定标光源的均匀性为0.11%,在±20°范围内余弦特性最大偏移为1.1%,整个系统的输出不确定度为5.94%。     

LED光谱对模拟空间培养箱中植物生长发育的影响

通过研究在空间植物培养箱中利用LED作为光源对植物生长发育的作用, 并以荧光灯作为对照, 评估LED光源在空间植物培养中的优缺点, 可为中国即将在空间实验室天宫二 号和空间站中开展的高等植物生长实验提供参考. 利用不同比例的红光与白光LED组合光源, 研究光谱组成(红蓝光比例)、光照强度、光周期和气体流通等条件对于模拟空间 植物培养箱中拟南芥和水稻生长发育的影响. 结果表明, 与荧光灯相比, 红蓝光比例高的LED会导致拟南芥提早开花和水稻叶片的早衰. 红蓝光峰值比在3.9左右时, 拟南芥 和水稻生长最为有利; 红蓝光峰值比超过16则明显抑制拟南芥和水稻的生长, 导致叶片早衰. 另外, 在密闭培养箱中, 光强小于150μmol·m-2·s-1时, 增加光照强度可以部分抵消气体流通不足导致拟南芥植物生长的抑制, 而光照强度大 于150μmol·m-2·s-1时, 光强越大拟南芥的生长发育受到抑制越严重. 水稻对密闭培养环境中高光强的耐受性明显好于拟南芥. 因此, 在设计空间植物培养箱的LED光照系统时, 红蓝光的比例选择是关键, 此外还需综合考虑空间微重力条件下气体对流变化影响植物对光的反应.      

时间积分声光相关器光学结构的设计

提出用时间积分声光相关器进行长码的捕捉.以相加时间积分声光相关器为实验系统模型,把系统划分成光源部分、分束部分、扩束部分和光电检测部分,通过对各部分的分析和计算,建立了实验的最佳方案,并用该模型进行了时间积分声光相关器的实验,对实验结果进行了分析.首次在国内完成了时间积分声光实验模型,并给出了满意的实验结果.     

太阳敏感器光学信号动态激励系统设计

摘要： 基于微小型两轴转台及太阳模拟器,设计了一种太阳敏感器光学信号动态激励系统,适用于卫星控制分系统闭路验证过程.通过对光源、光路、积分器、准直镜的合理选型、设计,使得模拟光的辐照度、准直度、辐照不均匀度、辐照不稳定度达到了控制分系统闭路验证的性能要求.通过结构设计、滑环设计、伺服控制设计,实现了0.02°的转台角度控制精度,以及360°全范围的角度空间可达.综合试验结果表明,该激励系统能够实现卫星在全天球范围内运行过程中对太阳敏感器的有效信号激励,能够应用于控制分系统的闭路验证系统.     

太阳同步轨道卫星光学特性

为了分析太阳同步轨道卫星的光学特性,对FY-1卫星的可见光和红外波段光学信号进行了仿真计算和模拟试验验证.通过对外部辐射及内部热源的分析,计算了卫星的温度场,采用随机起伏表面算法模拟表面覆盖材料外表面,通过阴影遮挡判断及双向反射分布函数(BRDF, Bi-directional Reflectance Distribution Function)模型计算卫星对外部辐射的反射特性,编程计算得到在可见光0.4~1.0μm和红外8~14 μm,14~16 μm波段下卫星的光学特性.结果表明红外辐射亮度与表面温度相关,8~14 μm最大约90 W/(m²·sr)、14~16 μm最大约20 W/(m²·sr).空间可见光辐射强度具有明显的镜面反射效应,卫星主体峰值2 200 W/sr.通过地面模拟测量空间目标的温度和红外辐射验证了温度及红外辐射仿真计算模型,可见光辐射强度仿真计算结果与地面模型卫星测量结果误差在20%以内.     

一种新颖的微型化收发一体模块

光纤陀螺精度受温度、振动的影响较大.在分析了输入通道混偏型方案和全保偏型方案的局限性基础上,设计了一种微型化收发一体模块,将超辐射发光二极管光源、半透半反玻片、准直透镜、自聚焦透镜、PIN探测器和场效应晶体管电路集成在一起,采用系统内集成封装技术,封装内部抽真空.光在真空传播不产生双折射,因此避免了温度变化、振动等原因对系统精度和可靠性的影响,从而提高了光纤陀螺的整体性能.用光束扫描仪对Superlum公司生产的SLD-57-HP型光源建模,根据高斯光束的特性设计了光学系统,分析了菲涅尔反射损耗对其的影响,并用Zemax软件进行了仿真,其耦合效率为38.98%,远优于目前20%左右的耦合效率.     

Laboratory simulation of the injection of energetic electron beams into the ionosphere—Ignition of the beam plasma discharge

Experiments, which somewhat simulate the injection of monoenergetic (several keV) electron beams into the ionosphere, have been performed in the very large (17 m × 26 m) vacuum chamber at Johnson Space Center. Typical operating ranges were: Beam current, I (0–130 mA), beam energy, E (0.5–3 kV), magnetic field, (0.3–2 G), path length, L (10–20 m), and injection pitch angle, α(0–80°). Measurements were carried out in both steady state and pulsed modes. In steady state and for constant V, B, p, L, α, the beam plasma discharge (BPD) is abruptly ignited when the beam current is increased above a critical value; at currents below critical, the beam configuration appears grossly consistent with single particle behavior. If it is assumed that each of the experiment parameters can be varied independently, the critical current required for ignition obeys the empirical relationship at p < 2 × 10^?5 torr:

$\text{I}\textcolor{red}{}\text{E}{}^{\mathrm{3/2}}\text{B}{}^{\mathrm{<mtext>0.7</mtext><mtext>pL</mtext>}}$

The BPD is characterized by 1) a large increase in the plasma production rate manifested in corresponding increases in the 3914 Å light intensity and plasma density, 2) intense wave emissions in a broad band centered at the plasma frequency and a second band extending from a few kHz up to the electron cyclotron frequency, 3) scattering of the beam in velocity space and 4) radial expansion and pitch angle scattering of the primary beam leading to the disappearance of single particle trajectory features.Measurements of the BPD critical current have been carried out with an ion thruster (Kaufman engine) to provide a background plasma, and these indicate that the presence of an ambient plasma of typical ionospheric densities has little effect on the critical current relation.Measurements of wave amplitudes over a large frequency range show that the amplitude of waves near the plasma and electron cyclotron frequencies are too small to cause or sustain BPD, and that the important instabilities are at much lower frequency (～ 3 kHz in these measurements).     

镜模波识别方法研究及其在火星磁鞘中的应用

镜模波是温度各向异性等离子体中的一种波动结构,根据磁场和离子分布及波动特性可以进行识别.本文对比了只使用磁场数据与同时使用磁场及离子数据两种识别方法,分析了两类方法的特点.只使用磁场数据的方法基于磁场强度变化大、方向沿背景磁场的特征,通常使用磁场强度的波动幅度ΔB/|B|以及磁场变化方向与背景磁场的夹角θ_min,θ_max作为参数;同时使用磁场及粒子数据的方法利用的是磁场纵波特性、总压平衡和波动在等离子体坐标系下静止的特征.使用两种方法对MAVEN卫星在火星磁鞘内的数据进行识别,结果表明在某些情况下,只使用磁场数据会导致对镜模波的误判.通过研究改变上述参数阈值时识别结果的变化,发现当θ_min> 40°,θ_max < 40°,ΔB/|B|> 80%时,只用磁场数据可取得较好的识别效果.      

一种低能量远焦距电子枪技术

针对可移动非接触式月球表面电位探测器的电位无扰动测量单元对低能远焦电子束的需求，设计了低能远焦电子枪。以平板二极管电子枪为电子源，匹配两个静电聚焦透镜，将电子源引出的发散电子束聚焦为需要的形状，并加速至所需能量。优化电子枪的几何参数以及施加在电极上的电位，电子枪引出的电子束能量在5～500 eV内，并且具有良好的电子光路特性。电子束能量为5 eV时，初始半径r为5 mm，束腰至电子枪出口的距离p约为133 mm。随着能量增加，r逐渐减小至500 eV时的3 mm左右，p逐渐减小至105 mm。电子束经月球表面电场反射被电子收集平极接收，仿真数据和理论分析结果均表明，电子枪的工作距离为400～600 mm，平板接收的电子占发射电子比例在96%以上。电子枪结构质量仅408 g，满足探测器对电子枪的质量需求。     

利用TIE-GCM模式计算电离层电流及夜间电离层磁场

电离层电流产生的磁场是地磁场卫星测绘时需要剔除的干扰源.利用电离层热层模式TIE-GCM计算电离层中的中性风、重力驱动和压强梯度等形成的电离层电流的全球分布,分析电流在特定位置产生的磁场及磁场三分量随纬度的变化规律.结果表明,E层尤其是磁赤道和极区的电流密度较大,可达103nA·m-2量级,F层电流密度量级约为10nA·m-2.在磁静日（Kp≤ 1）夜间22:00LT-04:00LT,电离层电流在中低纬度（南北纬50°之间）产生的磁场量级为几个nT,且磁场的南北向分量和径向分量基本大于东西向分量.通过与CHAMP卫星磁测数据分析比较,发现TIE-GCM模式计算电离层干扰磁场在中低纬度可以取得较好的结果,但在高纬度地区的效果不理想,还需进一步改进模式以提高计算精度.      

Design of Optical and Mechanical Structure for Lunar Simulator Based on Variable Shape and Adjustable Radiance

To simulate the different lunar phases and ensure continuous adjustability of the radiant brightness, a new broad spectrum light and frosted glass were applied and designed in the optical system for lunar simulator with the shapes and radiance being able to be adjusted. According to the engineering demand and index requirements of the optical system, three major design aspects are addressed, including the high reliability and maintainability for broad-spectrum light, heat dissipation in lunar simulator for long working hours, and bearing of the main frame under different working conditions. By designing a reasonable machine structure, and through the structure itself with the matrix arrangement of 48 axial flow fans, an effectively cooling air duct is established. Deformation and temperature were calculated by the finite element software ANSYS. The results showed that the displacement deformation reached 0.33mm and stress deformation reached 0.02MPa at the temperature of 20℃; when the main frame was in the temperature field between 20℃ and 65℃, the maximum displacement deformation reached 13.30mm and maximum stress deformation is 97.90MPa, and the amount of this deformation is very small in considering of the mechanical structure dimensions and weight of the lunar simulator.      

X级质子耀斑的特征研究

为了更加准确地判断X级耀斑是否引发质子事件,对X级质子耀斑和非质子耀斑的耀斑积分通量、源区、CME速度、CME角宽度、背景太阳风速度及背景X射线通量的分布进行了统计研究.发现非质子耀斑和质子耀斑的积分通量、经度、CME速度和CME角宽度具有明显不同的分布.非质子耀斑大多集中在东部,耀斑积分通量小于0.3J·m-2,CME速度小于1300km·s-1的区域内;质子耀斑大多集中在中部或西部,耀斑积分通量大于0.3J·m-2,CME速度大于1300km·s-1的区域内.质子耀斑伴随的CME角宽度主要集中在360°,非质子耀斑的CME角宽度分布则相对分散.两类耀斑的背景太阳风速度和背景X射线通量分布差别不大.利用两类耀斑各个参量分布上的差异,有望提高X级耀斑预报的准确率.      

舵面展开机构模拟系统校准方法研究CSCD

通过对舵面展开机构模拟系统的原理分析,提出了原位校准方法,介绍了现场模拟系统的校准方法,解决了专用测试设备无法校准的问题,对于今后指导专用测试设备的校准起到了很好的指导意义。通过对扭矩的试验结果分析了测量不确定度的来源、评定方法和评定过程。     

Evidence of a hot population in the SMC/LMC bridge detected by the very wide field camera of spacelab-1

Deep 66° field photographs of the sky have been taken by the SL - 1 Very Wide Field Camera (experiment 1-ES-022) at 1650, 1930 and 2530 Å, with a limiting magnitude of 9.3 at 1930 Å. A 1,2 × 2,4Kpc ultraviolet extension of the Shapley's wing of the small Magellanic Cloud is revealed.