NASA探索者计划遴选出15项预研项目

<正>搜寻和发现射电脉冲星是FAST的核心科学目标。银河系中有大量脉冲星,但由于其信号暗弱,易被人造电磁干扰淹没,目前只观测到一小部分。中国科学院网站2017年10月10日报道,世界最大单口径射电望远镜——500 m口径球面射电望远镜(FAST)首次发现脉冲星。FAST研究团组利用位于贵州师范大学的FAST早期科学中心进行数据处理,发现数十个优质脉冲星候选体。经国际合作,利用澳大利亚64 m Parkes望远镜进行随后观测认证。目     

500米口径球面射电望远镜（FAST）主要应用目标概述

500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)已完成建设,调试与试运行以来发现超过100颗新脉冲星,于2020年1月通过国家验收。作为世界最大和最灵敏的单口径射电望远镜,FAST为众多科学发现提供了前所未有的机遇。在国家重大需求方面,FAST具有重要的应用价值。本文对FAST的主要应用目标进行了研讨,包括在深空探测方面,FAST将把我国空间测控能力提升至太阳系外缘;在脉冲星自主导航方面,FAST将大幅提升脉冲星脉冲到达时间的测量精度,建成国际领先的高精度脉冲星计时阵,进行空间飞行器的自主导航;FAST作为非相干散射雷达的接收系统,将提供高分辨率和高效率的地面观测;利用FAST进行高分辨率微波巡视,可以识别微弱的空间信号,为搜寻地外理性生命和国家安全服务。随着FAST的正式运行,它将在推动应用课题研究方面发挥重大作用。     

装下宇宙之大——中国“天眼”向全球开放

正北京时间2021年3月31日零点,中国"天眼"正式面向全世界开放,接受全球科学家的观测申请。中国"天眼"又称FAST,是一台500米口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,简写为FAST),坐落于贵州省黔南州的喀斯特巨型洼坑中,是目前全球单口径最大、灵敏度最高、综合性能最强的射电望远镜。     

FAST发现毫秒脉冲星

正FAST首次发现毫秒脉冲星并于近日得到国际认证,这是它继发现脉冲星之后的另一重要成果。新发现的脉冲星J0318+0253的自转周期是5.19毫秒,根据色散估算距离地球约4000光年,由FAST使用超宽带接收机进行1小时跟踪观测发现,是至今发现的射电流量最弱的高能毫秒脉冲星之一。毫秒脉冲星是每秒自转上百次的特殊中子星,对其进行研究不仅有望对理解中子星演化、奇异物质     

短消息

正近日,据新华社报道,自2016年9月25日落成启用以来,500米口径球面射电望远镜——"中国天眼"共发现51颗脉冲星候选体,其中有11颗已被确认为新脉冲星。近日,浙江大学材料科学与工程学院朱铁军教授的实验室,制成了高纯度的铌钴锑合金。实验还证明,稳定的铌钴锑合金不属于标称的19电子体系金属,而是自带"缺陷"的18电子体系半导体,是正宗的半导体热电材料。这为科学家     

基于扩展卡尔曼滤波的XPNAV-1卫星自主定轨算法研究

X射线脉冲星导航1号（XPNAV-1）是全球首颗脉冲星导航专用试验卫星。利用该卫星观测的单颗脉冲星数据,采用几何约束方法,能够有效抑制轨道误差增长,但存在长时间定轨发散问题。针对XPNAV-1卫星拓展试验任务及脉冲星导航后续发展需求,利用多颗脉冲星的观测数据,研究基于扩展卡尔曼滤波（EKF）的卫星自主定轨算法。首先,建立该卫星的轨道力学模型和观测方程;然后,详细论述EKF滤波算法和分段式定常系统（PWCS）的可观测性分析方法;最后,通过综合分析XPNAV-1卫星的观测数据、脉冲星对该卫星轨道的覆盖性以及系统状态的可观测性,进行自主定轨算法试验。试验结果表明,基于EKF的自主定轨算法滤波过程收敛,验证了该算法的合理性和有效性。     

脉冲星导航试验卫星时间数据分析与脉冲轮廓恢复

脉冲星导航试验卫星(X-ray Pulsar-based Navigation-1,XPNAV-1)是中国致力于脉冲星导航空间试验验证的首颗试验卫星,旨在研究X射线光子时间数据处理分析方法,通过实测数据恢复脉冲轮廓,以验证使用国产X射线探测器观测脉冲星的能力。文章对XPNAV-1卫星科学试验任务作了介绍,给出了光子时间数据处理的步骤,建立了脉冲星X射线大尺度延时模型;针对XPNAV-1卫星实测蟹状星云(Crab)脉冲星数据,借助大尺度延时模型将光子到达时间改正到了惯性参考点,使用历元折叠方法获得了Crab脉冲星脉冲轮廓曲线,其特征的双峰结构表明国产探测器成功实测了Crab脉冲星观测。     

脉冲星导航在高精度卫星轨道修正中的应用

X射线脉冲星导航系统(XNAV,X-ray Pulsar Based Navigation)能够为航天器提供自主的定位服务,但是XNAV存在精度较差,且受航天器钟差和脉冲星时间模型误差的影响而产生近似常值偏差的缺点.分析与仿真指出,在采用XNAV单独导航时需要2颗脉冲星可达到完全观测,而采用XNAV和星间观测的组合导航时仅需要1颗脉冲星即可达到完全观测,同时组合导航能够将轨道修正的精度提高10倍以上,并将由于常值偏差造成的估计误差抑制在0.2 m以内.在现实的噪声设定下,采用标准XNAV单独进行轨道修正,仅需要两颗脉冲星即可取得50 m以内的估计精度;而采用组合导航时,在单脉冲星的导航方案下,系统的估计精度为5 m以内.分析结果表明:基于单脉冲星导航的组合导航,是一种高精度、低需求,容易实现的卫星轨道估计方案.      

X射线脉冲星导航标称数据库构建

脉冲星导航数据库是在地面定量验证X射线脉冲星导航关键技术和模拟导航过程必不可少的一部分。然而,目前并无文献针对脉冲星导航进行数据库的专门设计。为此,文章通过搜集现有国际公开的脉冲星数据,构建了脉冲星导航标称数据库。建立了基于品质因子的目标源优选准则,选择了26颗X射线脉冲星作为导航源;分析确立了数据库参数字段的具体组成,包括自转模型参数、延时模型参数、脉冲星到达时间〖BF〗（TOA）〖BFQ〗精度参数与脉冲轮廓参数;对这26颗脉冲星进行了编目;最后给出了标称数据库的接口与应用方式。标称数据库结构与未来星上数据库结构一致,当前服务于地面试验,待观测数据更新后可以升级为星上数据库。     

脉冲星导航试验卫星科学观测数据分析

脉冲星导航试验卫星是我国发射的一颗专用试验卫星.经过4个多月的在轨观测,该卫星已成功获取了大量观测数据.介绍利用该卫星搭载的掠入射聚焦型X射线探测器在近4个月中对PSR B0531+21获得的观测数据第一批处理结果.本文详细阐述掠入射聚焦型X射线探测器的观测模式,给出脉冲星观测数据的处理方法以及脉冲星参数的拟合过程,利用基于第一手观测数据的脉冲星精化参数验证掠入射聚焦型探测器在轨工作性能,得以回答使用国产X射线探测器是否能够“看得见”脉冲星问题.     

基于虚拟观测值的X射线单脉冲星星光组合导航

传统的X射线脉冲星导航系统需要同时观测3~4颗脉冲星,有效载荷的质量和功耗极大。因此,单探测器脉冲星导航技术是实现航天器利用X射线脉冲星导航的关键举措。针对单探测器脉冲星导航的可观测性弱和精度低等问题提出了基于虚拟观测值的X射线单脉冲星与星光集中式组合滤波的高精度导航方法,即在X射线脉冲星的长周期内增加与星光同时刻观测的虚拟观测值,以实现高精度的集中式组合滤波算法。同时提出了利用神经网络预测虚拟观测值方法,并与利用动力学递推的方法进行比较,精度可以达到10-7量级。仿真结果表明,该方法可大大提高单探测器的导航的可靠性,补偿由于探测器误差造成的导航误差,导航位置误差为259.79 m,同时有效地减小了导航系统的重量,为X射线脉冲星导航的工程实现提供了参考依据。      

中国“天眼”筑梦人——忆FAST工程首席科学家、总工程师南仁东

正中国著名天文学家南仁东先生生前为中国科学院原北京天文台副台长、国家天文台研究员,国家重大科技基础设施500m口径球面射电望远镜(FAST)工程首席科学家、总工程师,他在天文科学和天文技术方法领域造诣深厚,培养了大批科学技术人才,为中国天文学事业发展做出了突出贡献。FAST被誉为中国"天眼",是具有中国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。自1994年起,南仁东负责FAST的选址、预研究、     

宇宙的难题

宇宙的难题周晓珊射电脉冲星之谜１９７２年，英国射电天文学家在天鹅星座区内发现了一颗例行射电脉冲星，它被列入了天文目录中并被命名为Ｇ－Ｐ－１９５３。１９６８年发现的第一颗射电脉冲星，是一个宇宙天体，它是异常稳定的无线电辐射的源泉。这种辐射的脉冲非常准确...     

基于X射线脉冲星导航试验卫星观测数据的到达时间估计

中国首颗X射线脉冲星导航试验卫星（X-ray Pulsar Navigation-1, XPNAV-1）搭载了两种体制的X射线探测器,其主要任务是在轨开展X射线脉冲星的探测以及进行脉冲星导航体制的验证。为了实现到达时间（Time of Arrival,TOA）的高精度估计,提出了利用阵列信号处理领域的多重信号子空间分类（Multiple Signal Classification,MUSIC）方法进行脉冲星导航的TOA估计,进行了试验仿真验证,并且对XPNAV-1观测到的蟹状星云（Crab）脉冲星的光子数据进行处理。在观测时间为协调世界时（Coordinate Universal Time,UTC）57727.0约简儒略日（Modified Julian Day,MJD）到UTC57812.0MJD内,选取了0.5~10keV频段内的121段光子观测数据,对这些数据进行了脉冲轮廓折叠,得到了Crab脉冲星的折叠轮廓,然后分别利用互相关法和MUSIC方法进行折叠轮廓的TOA估计,最后对比了两种方法的估计结果。     

利用X射线源实现航天器相对定位

利用X 射线源实现航天器相对定位, 突破了X 射线脉冲星绝对定位中需要选取具有稳定周期脉冲星的限制, 通过周期脉冲信号及非周期时变信号互相关时差测量仿真试算, 得出信号变化幅度是影响时延测量精度的重要因素. 在分析测距和星历误差对相对定位精度影响的基础上, 利用脉冲星数据库中提供的脉冲星参数, 对同时观测3~6 颗脉冲星的相对定位精度进行了试算.      

分时段实时观测脉冲星的单探测器导航方法

传统的X射线脉冲星导航系统需要同时观测3~4颗脉冲星,有效载荷的质量和功耗极大。针对航天器环地飞行中受地球遮挡、探测器可探测范围等因素影响,导致脉冲星并非所有时刻均可见的现象,提出了单探测器分时段实时观测脉冲星的导航方法。根据航天器的实际飞行情况,系统分析探测器在不同探测范围下对脉冲星实时的可见性状况,从每时段的可见星中选取单星进行导航。仿真表明,该方法可大大提高单探测器的导航性能,导航位置误差达到337m,同时有效地减小了导航系统的重量,为X射线脉冲星导航的工程实现提供了参考依据。     

FAST VLBI系统和观测研究

世界上最大的单口径射电望远镜FAST已经完成验收并正式运行,而甚长基线干涉观测是FAST的核心课题之一,FAST可以为甚长基线观测网提供重要贡献。为了发挥FAST在甚长干涉观测网中的作用,总结了国际上其他大型射电望远镜的主要研究成果,结合FAST的特点,挑选适合FAST的研究课题;介绍了FAST现有的VLBI观测系统,和天马望远镜进行的VLBI干涉条纹;讨论了FAST VLBI系统的发展,包括未来适合FAST参与的VLBI观测网。研究最终挑选到了适合FAST VLBI的6个研究课题;应用FAST与天马望远镜获得了首条VLBI干涉条纹;FAST在CVN、EVN、LBA的VLBI观测方面,可发挥其极高灵敏度的优势;研究发现附近的小天线可为FAST参加相位参考观测提供帮助。     

中国天文学家参与全球超大黑洞观测并获得首张黑洞照片

<正>NASA网站2019年3月20日报道,利用NASA的费米伽马射线空间望远镜(FGST)和美国国家科学基金会(NSF)的Karl G Jansky甚大阵(VLA)的观测数据,发现一颗名为PSR J0002+6216(简称J0002)的脉冲星正在以近4×10~6km·h~(-1)的速度在宇宙中行进。该脉冲星可以在6分钟内穿越地球和月球之间     

短消息

<正>中国在轨运行民用陆地观测卫星达23颗7月9日,第八届全球地理信息开发者大会召开。中国资源卫星应用中心主任徐文介绍,自1999年至今,中国已发射26颗民用陆地观测卫星,目前在轨运行23颗。经过20年的发展,中国陆地观测卫星应用事业基本形成了从一颗星到多颗星,从一个卫星系列到多个卫星系列、从科研试验应用到业务化运行的格局。     

FGST发现超高速行进的脉冲星

NASA网站2019年3月20日报道,利用NASA的费米伽马射线空间望远镜(FGST)和美国国家科学基金会(NSF)的Karl G Jansky甚大阵(VLA)的观测数据,发现一颗名为PSR J0002+6216 (简称J0002)的脉冲星正在以近4x10^6km·h^-1的速度在宇宙中行进。该脉冲星可以在6分钟内穿越地球和月球之间的距离。相关论文发表在The Astrophysical JournalLetters上。