后哈勃时代的新锐--空间红外望远镜(SIRTF)

在经历了20多年的研发和几次推迟之后，2003年8月25日，美国“空间红外望远镜”终于由4桥头德尔它2号火箭发射升空。自欧洲“红外空间观测台”由于冷却用的液态氦告警而寿终正寝后，科学家们就一直盼望美国“空间红外望远镜”早日升空，填补当今空间红外观测领域的空白，它将以一种不同以往的视     

隐匿红外辐射的绝招

科学研究早已证明:世界上的任何物体,只要它的温度高于绝对零度(-273摄氏度),便无时不刻地向外发出红外辐射;而且随着温度的增加,其红外辐射值也就越强。试验得出,物体的热辐射能量与温度成4次方关系。显而易见,减少红外辐射的最有效的途径便是降低温度。另外,也可以通过改变其     

飞行弹丸红外特性的地面模拟试验

设计并建立了用于飞行弹丸中段飞行状态实验室模拟的试验系统,测量获得了飞行弹丸的红外辐射特性.基于传热与辐射理论,分析了相关参数对实验结果的影响,获得飞行弹丸在一定飞行状态下的辐射特性变化规律.目标的初始温度和辐照条件是影响目标辐射特性的主要因素,自旋状态影响辐射特性的空间分布.试验测量与数值仿真和理论分析结果均具有很好的一致性,证明在实验室开展飞行弹丸的红外辐射特性模拟试验具有可行性.     

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.     

太阳活动突发过程对临近空间大气影响的模拟

空间天气对地球及近地空间具有重要影响,大的空间天气事件对中上层大气动力学和成分具有不同的影响。利用全大气耦合模式WACCM,针对太阳耀斑、太阳质子、地磁暴三类事件,以太阳活动平静期2015年5月10-14日的GEOS-5数据为模式背景场,通过F_10.7、离子产生率、Kp及Ap指数设置,分别模拟三类事件对临近空间大气温度、密度和臭氧的影响。结果表明耀斑事件在三类事件中对临近空间大气温度和密度的影响最为显著。平流层大气温度增加是由耀斑辐射增强引起平流层臭氧吸收紫外辐射发生的光化学反应所致,耀斑事件引起平流层和低热层温度增加约为2～3 K,低热层大气相对密度增加在6%以内;太阳质子事件及磁暴事件主要影响低热层,但太阳质子事件和磁暴事件对低热层温度扰动不大于1 K。     

空间目标红外特征仿真模型

建立了一种基于三维场景的空间目标红外辐射特征计算模型.模型对多层介质目标进行几何建模与三维剖分,考虑目标微动时太阳和地球对目标加热的影响,计算了目标外表面的辐射散热及内腔壁面元间的辐射换热,在此基础上完成目标的三维导热计算,利用Gauss-Seidel迭代法求解微元体的温度,进而计算了中长波和长波红外波段目标自身的辐射、对外热源的反射以及总的辐射亮度图像和辐射强度曲线.研究表明,无自旋的目标在圆周方向受太阳加热不均,温差显著;自旋使目标圆周方向温差减小,温度分布趋于均匀.     

沿着COBE的轨迹

宇宙是始于一次“大爆炸”吗 ?若如此，这一爆炸是什么样子 ?它是均匀地膨胀还是脉动性地进行 ?星系是如何聚集成形的 ?这些都是天文界有待解决的最基本问题。 20世纪 80年代末，美国航空航天局发射出一颗天文卫星——“宇宙背景探测者 (COBE)”，对太空进行观测，寻找并记录原始大爆炸所留下的 遗迹。 　　COBE绘出宇宙的微波背景和红外背景。微波背景辐射被认为是原始大爆炸的残迹，它来自空间的各个方向，几乎是均匀的，其能量相当于 2 7K的温度。 COBE以空前的精度和灵敏性来测量这一辐射。它还寻找天文学家所预言的，但一直…     

基于DTW的HJ-1B卫星地表温度产品质量检验

HJ-1B卫星热红外数据应用广泛,但其地表温度反演产品的质量检验工作尚不完善。以黑河流域为研究区,利用普适性单通道算法得到HJ 1B地表温度,基于7个地面站点（下垫面为荒漠、沙漠、植被、农作物、雪地和湿地）同步观测资料和MODIS地表温度产品（MOD11A1）,引入动态时间规整方法（DTW）对站点处HJ 1B地表温度进行验证。试验结果表明：HJ 1B地表温度反演产品与地面观测值的偏差值在沙漠和荒漠站点为1K以内,均方根误差在05K左右;对于植被和农作物站点的偏差在2K以内,均方根误差为1~2K;基于DTW的验证对时序不匹配的数据评价结果与现有指标表现一致。HJ-1B地表温度反演产品与地面站点的相对偏差均低于其与MODIS地表温度反演产品的相对偏差。     

飞行体的海空背景反射与辐射计算

研究了对近海飞行体的红外特性有重要影响的海空背景辐射的反射特性.讨论了波浪面起伏随机规律,随机起伏对海面自身辐射及对阳光反射的影响,推演了此种随机起伏波浪面的自身辐射及反射的阳光在观测点形成的辐照度的计算方法.给出的算例结果表明,海空背景对飞行体的红外特性尤其对其前半球的红外特性有重要的意义.     

红外窗口材料的热辐射特性测量方法

飞行器在大气层内高超声速飞行时,高温窗口迅速成为气动热辐射效应的主要因素,气动热辐射效应会降低甚至破坏红外(IR)探测系统的性能.通过分析红外探测窗口热辐射传输特性,提出一种红外窗口材料的热辐射特性测量方法,并测量了应用于中波红外(MWIR)探测系统的某蓝宝石红外窗口材料在高温状态下的透过率和自身辐射等热辐射数据.结果表明:在100~350℃范围内,0.1mm厚蓝宝石材料薄层在中波红外3.7~4.8μm波段的热辐射特性与温度近似呈3次方关系,温度越高,蓝宝石透过率越小,自身辐射越大.强烈的自身辐射极易导致红外探测器局部饱和现象,对探测系统造成的影响比透过率引起的信噪比(SNR)下降要大得多.      

微重力条件下红外材料的空间生长

根据近年红外材料在空间生长的研究概况,分析了涵盖熔体、气相、液相外延和分子束外延等生长方法及各个方法生长红外材料的基本原理,在地面生长遇到的问题,以及在空间微重力环境中进行红外材料生长的优势.同时基于中国利用熔体法在天宫二号上已经进行的ZnTe:Cu晶体的空间生长科学实验及地基实验结果,通过对空间和地面实验结果进行对比,提出了在超高真空环境下,利用分子束外延方式生长高性能、大尺寸红外材料的可能性,以及未来在空间微重力条件下进行红外材料生长的研究方向及具体应用.      

大口径低温黑体标定装置研制

为了实现更大范围的辐射测量,研制了一套大口径低温黑体标定装置。该装置采用工质制冷技术,避免了大量液氮消耗;采用辐射面竖直放置,有利于红外测量设备标定使用;采取了双参数联动PID控制方案,实现了宽温区辐射体的高稳定性控温。该装置研制中使用了低温黑体的防结霜技术、低温黑体辐射定标温度修正技术、低温黑体校准技术等,为建立低温黑体辐射标准打下基础。     

烟气覆盖表面红外温度测量的实验分析

为了研究辐射参与性烟气对红外测温法金属壁面温度测量的影响,首先根据实验中红外探测器测量得到的表面温度分布的特点,建立了一维表面红外测温模型;然后根据红外热成像测温原理及辐射传输理论,利用源项多流法分析模型计算了烟气覆盖表面在不同烟气厚度和不同表面温度下红外探测器获得的温度;最后利用马弗炉模拟不同温度的表面,振动筛模拟不同浓度和厚度的烟气环境,在实验室条件下设计搭建了模拟烟气覆盖表面的红外测温实验系统,实验验证了源项多流法分析模型,实验测量得到的温度与分析模型预测的温度吻合较好,并提出了利用反演方法修正红外测温的设想。     

OpenGL在红外辐射计算中的应用

提出一种将OpenGL应用在目标红外辐射特性计算中,从而实现目标红外辐射特性可视化计算的方法.由于OpenGL可用于构造三维模型,进行三维图形交互软件的开发;因而将其引入红外辐射特性计算中可解决复杂目标计算问题,而且图形硬件的消隐能力避免了遮挡计算并使计算以所见即所得的方式实现可视化.针对目标红外辐射特性中的自身辐射和目标对太阳光的反射部分,分别运用光照模型中发射光和漫反射的特性,以像素的颜色获取温度参数和法矢从而实现可视化计算.用一个简单标准体模型进行验证,计算结果表明了该方法的有效性和可行性.     

看破“红尘”的欧洲神星ISO

经过多年努力,1995年11月16日欧空局终于用阿里安—44P运载火箭把自行研制的“红外空间观测器”(ISO)送上了轨道。这比原计划发射时间推迟了两年半,主要原因之一是为高风险科学飞行任务的技术检查制定新的标准。     

欧空局将研制红外天文学卫星

欧空局科学计划委员会1983年3月29～30日批准了研制一颗新的红外天文学卫星计划。预计在八十年代末发射。到那时,这颗新科学卫星将为欧洲天文学家提供一个空间观测1～200微红外光谱平台。卫星主要通过直径(焦面)60厘米一架望远镜观测红外辐射。装在焦面上的望远镜与探测器将借助氦和液氢致冷的恒低温器冷却到极低温(约—260℃)。卫星在整个天空进行反复观测,其寿命至少18个月。卫星将探测银河外最主要的散落物,准确观测精选的银河系最近的、最亮的光谱,     

碲镉汞红外材料与器件的空间应用

碲镉汞（ＭＣＴ）是一种十分重要的红外半导体材料，近十几年来，由于国防工业和遥感技术发展的需要，碲镉汞红外探测器的独特性能获得了迅速的发展和广泛的应用。简要讨论了碲镉汞红外器件和材料的发展和进展情况；论述了碲镉汞红外器件在空间的应用，主要包括卫星侦察、目标跟踪、地球资源勘探、环境监测和防护、气象预报、宇宙空间观察等；此外还讨论了空间技术发展和遥感技术发展对碲镉汞红外探测器和材料提出的一些新的要求，提出了相应的建议和对策。     

众眼看宇宙

斯必泽红外空间望远镜 上面两幅作品分别向我们展示了一颗炽热的恒星和它致密的行星在红外(右)和可见光波段中看起来是如何的接近在可见光波段中．明亮恒星的光芒将行星反射回来的光线完全湮没，而在红外波段中，这颗恒星就没有那么眩目了．行星反而变得更加明亮、活跃。     

某类跨大气层飞行器全航程红外辐射特性分析

针对某类跨大气层飞行器飞行过程中需要进出大气层,且飞行速度跨度大等特点,建立了不同空域、不同飞行速度下的机体头部受热模型。当在大气层内飞行时分别使用经验公式和Lees公式计算马赫数小于5和大于5时头部受热情况,当在大气层外飞行时建立了考虑太阳直射、地球反照和地球红外加热情况下的受热模型。利用普朗克定律得到了相同温度下不同波段的红外辐射能量占比情况。最后利用本方法对某类跨大气层飞行器进行了温度和红外辐射计算,得到的计算结果能够大致反映全航程头部温度和红外辐射变化情况。