ESA科学计划委员会批准实施欧中合作SMILE任务

ESA网站2019年3月5日报道,ESA科学计划委员会已经正式批准实施中欧合作太阳风-磁层相互作用全景成像卫星(SMILE)任务,这标志着SMILE全面进入工程研制阶段。SMILE将于2023年底发射,运行寿命3年。该计划由ESA和中国科学院联合顶层策划,共同征集、遴选而出,并合作开展方案设计、工程研制以及数据分析与利用,是继地球空间双星计划后中欧又一大型空间探测计划。     

空间环境地基综合监测网项目（子午工程二期）正式启动

<正>英国航天局(UKSA)网站2019年6月4日报道,在欧洲空间局(ESA)的资助下,英国将开发一种用于空间天气监测的新设备,以观测太阳风,保护航天员、卫星和地面基础设施,并基于此与美国合作建立一个增强型空间天气预报系统。空间天气是全球关注的问题。英国航天局、ESA计划与美国的NASA、美国国家海洋与大气管理局     

英国空间局遴选出3项人体科学研究项目

正UKSA网站2017年11月8日报道,英国空间局(UKSA)将通过其微重力科学计划(MSP)资助开展3项人体科学研究项目,研究空间飞行对人体的影响,资助总额约50万英镑(约合470万元人民币)。英国空间局将通过资助此类研究提高英国的空间探索能力及实现新的技术突破。遴选出的3项实验将在ESA微重力设施包括ISS和抛物线飞行飞机中进行。3项实验的具体内容如下。     

西德、美、英将联合研制太阳风实验卫星

西德、美国和英国正在联合发展一项三颗卫星的太阳风实验计划,每国提供一颗,专门从事有源磁层粒子示踪探测任务。又称为有源磁层粒子示踪探测器(AMPET)。在太阳风和地球磁场尾部释放钡离子和锂离子,以研究太阳风进入地球磁层的质量转移和磁层内部和尾     

“太阳风-磁层相互作用全景成像”卫星任务概况

空间物理学是伴随着空间技术的发展而兴起的一门多学科交叉的前沿基础学科,主要研究日地空间的物理现象,其中,日地耦合问题是目前世界各国空间科学研究的核心问题之一。2014年,中国科学院(CAS)和欧洲航天局(ESA)共同发起实施了中欧联合空间科学卫星任务,致力于在任务的整个生命周期内,共同策划、征集、遴选并开展方案设计、工程研制及数据分析与利用。经过多轮遴选,"太阳风-磁层相互作用全景成像"(SMILE)卫星从多个项目建议中脱颖而出。SMILE卫星由中国和欧洲科学家共同提出,旨在大倾角、大椭圆轨道上,对向阳侧磁层顶、极尖区和地球极光进行全景成像,同时通过原位测量地磁场、等离子体,以提高人类对于太阳活动与地球磁场变化的相互关系的认知。2015年底,中欧双方各自通过决策机构的立项建议审查,启动了工程立项工作。其中,中方工程立项综合论证工作已经完成,中国科学院于2016年11月批复工程立项。     

中欧合作“微笑计划”启动 聚焦太阳活动对地影响

<正>新闻:中欧合作的大型空间探测计划"微笑计划"(SMILE,全称为"太阳风—磁层相互作用全景成像卫星")日前已得到欧洲空间局批准,并于近期启动工程研制,预计将于2023年年底发射卫星,对太阳活动影响地球空间环境的变化规律做进一步研究。解读:长期以来,科学家都在研究太阳风的能量和物质如何传递到地球空间,怎样规避或减轻太阳风     

极端太阳风条件下的磁层顶位形

基于极端太阳风条件下的三维MHD数值模拟数据, 构建了一种极端太阳风条件下的三维非对称磁层顶位形模型. 所提出的模型考虑了行星际南向磁场(IMF) B_z日下点距离侵蚀的饱和效应, 太阳风动压B_d对磁层顶张角影响的饱和效应, 赤道面、昼夜子午面磁层顶的不对称性以及极尖区的内凹结构和内凹中心的移动, 并利用Levenberg-Marquart多参量非线性拟合方法拟合了模型参数. 数值模拟研究表明, 在极端太阳风条件下, 随B_d增大, 磁层顶日下点距离减小, 磁层顶磁尾张角几乎不变; 随南向(IMF)B_z增大, 磁层顶日下点距离略有减小, 磁层顶磁尾张角减小, 极尖区内凹中心向低纬移动. 通过对2010年8月1日太阳风暴事件验证发现, 本文所建立的模型能够描述极端太阳风条件下的三维磁层顶位形.      

德尔他一箭三星发射成功

8月16日,一枚德尔他运载火箭从美国东部试验场成功地将三颗卫星送入轨道。这次发射是美国、西德和英国的一项联合计划,称为有源磁层粒子示踪探测(AMPTE)卫星,用以研究地球磁层和进入地球磁场的太阳风粒子的能量和质量。这是首次用一枚火箭将三个国家的卫星送入轨道。     

远磁尾磁层顶位形的偏转

利用WIND和ARTEMIS卫星观测数据，分析远磁尾磁层顶对行星际和太阳风变化的响应，尤其是偏离日地连线的太阳风速度改变对远磁尾磁层顶的影响.研究发现在2011年9月13日的事件中，P2卫星观测到高速且高密度的磁鞘流.利用最小变量法进行分析发现，磁层顶沿着偏离日地连线的太阳风速度方向发生偏转.根据相似三角形定理，推断出本次事件中磁层顶在y方向和z方向上的偏转幅度分别达到10R_e和6R_e.P1和P2卫星的相对位置也证实了这一观点.因此，偏离日地连线的太阳风速度对远磁尾磁层顶的位形影响很大.研究结果可为建立包含太阳风速度v_y和v_z效应的磁层顶模型提供观测证据.      

磁层顶对磁层磁场的影响

太阳风与地磁场相互作用形成的磁层顶对磁层内磁场有重要影响。本文假定地磁场为偶极子,太阳风为理想导体,在太阳风与磁层的边界上满足磁场法向分量为零的边界条件。采用最小二乘法求得磁层顶电流在磁层内产生的磁场的球谐系数。从计算结果可以看出磁层顶对磁层磁场的影响。结果表明,向阳面的磁场、中性点、极光区的位置与形状与实际观测比较接近;磁尾磁场与实际观测相差较远,原因是没有加上磁尾片电流。文中还给出了太阳风与地磁轴交不同角度时的磁层磁场的计算结果。      

IMF北向时太阳风粒子向磁层输运的试验粒子模拟研究

以ACE卫星实时观测数据驱动的全球磁流体模拟为背景场,选取2003年10月22－24日行星际磁场（IMF）持续北向的事件,使用试验粒子方法,对太阳风粒子向磁层输运的过程进行模拟研究,分析北向IMF下太阳风粒子注入磁层过程中粒子在磁层内的空间分布和时间演化特征。IMF北向期间,进入环电流区域的粒子在晨侧区域的密度大于昏侧,且晨侧的粒子分布范围更广。背阳面磁鞘中的太阳风粒子可以通过低纬边界层进入磁层,但很难通过南北侧磁层顶进入磁层。进入磁尾的太阳风粒子聚集形成冷而密的等离子体片（CDPS）,模拟中CDPS的空间分布和密度大小与观测数据符合。在IMF长时间北向期间,磁尾的粒子数量呈现随时间增长的趋势,并存在约20 min的小幅度准周期变化和约5~6 h的较大幅度的准周期变化。      

磁层顶穿越事件自动识别算法

磁层顶是太阳风与磁层进行质量、动量、能量交换的关键区域.磁层顶穿越事件(MCEs)可通过对卫星探测到的粒子能谱和磁场数据图进行人工分析的方式来识别.因太阳风动压和行星际磁场的易变性,位于磁层顶附近的卫星经过长期观测可能会经历成千上万次的磁层顶穿越.人工分析的方法工作量巨大,而且识别速度慢.本文发展了一种新的日下点附近M...     

基于对抗神经网络有限角度的磁层边界CT重构技术

对地球磁层进行软X射线成像探测是近年来磁层研究的前沿方向.由二维X射线成像图重构三维磁层边界的方法研究是与成像探测相关的重要研究课题.传统的计算机断层成像技术(CT)重构方法在图像数据很少时无法得到较好的重构结果,甚至无法重构三维结构.考虑到地球磁层空间分布范围方面的约束,当前卫星任务的轨道设计很难满足扫描角度的全方位...     

三维试验粒子轨道法在磁层粒子全球输运中的应用

根据磁层粒子动力学理论, 通过偶极磁场模型验证利用三维试验粒子轨道方法模拟近地球区(r < 8R_e)带电粒子运动特征的可靠性. 在此基础上, 以太阳风和磁层相互作用的全球MHD模拟结果为背景, 利用三维试验粒子轨道方法, 对非磁暴期间南向行星际磁场背景下太阳风离子注入磁层的情形进行数值模拟, 并对北向行星际磁场背景下太阳风离子注入极尖区以及内磁层的几种不同情形进行了单粒子模拟. 模拟结果反映了南向和北向行星际磁场离子向磁层的几种典型输入过程, 揭示出行星际磁场南向时太阳风粒子在磁层内密度分布的晨昏不对称性以及其在磁鞘和磁层内的大致分布, 并得出统计规律. 模拟结果与理论预测和观测结论相一致, 且通过数值模拟发现, 行星际磁场北向时靠近极尖区附近形成的非典型磁镜结构对于能量粒子经由极尖区注入环电流区域过程有重要的影响和作用.      

英国航天局的太空“处女秀”——英国通用平台试验-1卫星

2013年,英国航天局（UKSA）的一颗旨在进行多项科技实验的纳卫星——英国通用平台试验-1（UKube-1）卫星,将由俄罗斯第聂伯-1（Dnepr-1）火箭发射升空。该卫星是UKSA成立后发射的首颗卫星,是该局与工业界、学术界的新型合作项目,也是英国国家＂立方体卫星＂（CubeSat）项目的一部分,旨在提升英国航天技术及研究水平。     

太阳风——磁层相互作用的磁流体力学数值模拟研究

磁层位于地球空间的最外层, 太阳风与磁层的相互作用是空间天气变化因果链中承上启下的关键环节, 是揭示地球空间天气基本规律的关键科学课题. 地球空间由于时变、多成分、多自由度的关联相互作用,使得传统的理论分析变得非常困难. 数值模拟作为近几十年发展起来的一个新的研究手段,对地球空间的理论和应用研究产生了深刻的影响. 国际上磁层的全球MHD数值模拟工作开始于20世纪70年代末, 最初的研究局限于二维空间. 由于磁层内在的三维特性, 20世纪80年代三维MHD数值模拟工作兴起. 本文简要说明了三维全球磁层MHD (磁流体力学)研究的特点及现状, 给出了三维全球磁层模型的基本框架, 综述了行星际激波与磁层相互作用、大尺度电流体系、重联电压和越极电位、磁层顶K-H不稳定性等方面的太阳风--磁层相互作用的MHD数值模拟的研究进展.      

磁层顶旋转间断的稳定性

本文应用三层模式和ISEE卫星观测资料,讨论了磁层顶旋转间断的稳定性。结果表明:(1)在磁层顶旋转间断中可以激发一种不稳定性。随着波数k增大,不稳定性增长率也将增加。(2)当行星际磁场为北向时,磁层顶旋转间断是稳定的;当行星际磁场逐渐变为南向时,不稳定性增长率将迅速增加。(3)当太阳风速度较大时,不稳定性增长率相应地也较大。(4)当行星际磁场为南向时,随着行星际磁场与磁层顶切平面交角的增大,不稳定性的增长率也迅速增加。      

太阳风向磁层输入电磁能量研究

利用全球磁流体力学（MHD）模拟结果,通过确立包含磁层顶的太阳风流线内边界来识别三维磁层顶位形,并以极尖区位置作为磁层顶日侧与夜侧的分界线,在此基础上定量研究了不同条件下穿过磁层顶向磁层内输入的电磁能量. 研究发现,磁层顶的能量传输与太阳风条件密切相关,磁重联是控制电磁能量传输的重要机制. 结果表明,当IMF（行星际磁场）南向时,极尖区后方的磁尾附近存在电磁能输入最大值,当IMF北向时,电磁能输入最大值发生在极尖区附近;南向IMF条件下,在IMF强度增大或太阳风密度增大时,磁层顶电磁能传输的电磁能量比北向IMF条件时增加更显著. 太阳风通过调节磁层顶面积间接影响到磁层顶能量传输大小. 研究还发现,北向IMF与南向IMF条件下穿过磁层顶的电磁能输入的比值范围约为10%～30%,此比值一定程度上反映了北、南方向IMF与地磁场磁重联效率的比值.      

午后极光强度与太阳风-磁层耦合函数的相关

利用1997年和1998年南极中山站多通道扫描光度计的地面观测数据和Wind卫星在弓激波上游对行星际磁场和太阳风参数的观测数据,对午后高纬极光强度与太阳风-磁层耦合函数之间的相关性进行定量研究.研究表明,午后630.0nm极光强度与太阳风-磁层耦合函数间有很好的相关,而557.7nm的相关性差一些;在考察的所有耦合函数中,午后极光受太阳风电场和能量的影响更直接;同时,行星际磁场的时钟角对午后极光也有很强的控制作用.      

NASA成功发射PSP探测器

正2018年8月12日,NASA成功发射帕克太阳探测器(PSP)。PSP主要科学目标是跟踪太阳日冕中的能量和热量流动,探究太阳风和太阳高能粒子加速的原因。PSP将成为首个飞入日冕的探测器,其采用原位测量与成像技术相结合的方式,有助于增进对太阳风起源和演化的理解,并提升预测影响地球生命和技术的空间环境的能力。PSP将以当前最接近太阳