空间引力波探测惯性传感器关键技术与进展

空间引力波探测任务中的核心科学载荷之一是惯性传感器,旨在探测极其微弱的空间引力波的波纹变化。首先介绍了空间惯性传感器的探测机理和工作原理;然后从电容位移传感、静电反馈控制、地面评价3个方面介绍了惯性传感器设计的关键技术;并且对国内外惯性传感器的发展研究现状进行了梳理,可以看到惯性传感器关键指标为残余加速度噪声,国外在该指标上达到3×10^-15m/s²/Hz^1/2,国内与国外存在着3个量级的差距,因此开展高精度空间惯性传感器研究与设计具有重大战略意义和科学意义,是中国有望赶超世界科技前沿或领跑世界科技研究的重要方向之一。面向中国未来空间引力波探测任务中的惯性传感器需求,可以聚焦于惯性传感器控制体制策略、交流执行机参数优化、多自由度解耦控制技术、低噪声技术这四个方面的研究。     

空间引力波探测微牛电推进寿命评估研究现状

阐述了空间引力波探测任务中无拖曳控制技术对推进系统的特殊要求,介绍了目前主要的备选推进类型：冷气推进、离子电推进、会切型霍尔电推进、胶体电推进。针对面向空间引力波探测任务的电推进系统的寿命评估工作进行了任务分析,报告了目前微牛级电推进系统寿命试验研究现状,举例说明了目前主要应用的电推进装置寿命预测方式,包括半经验模型预测、数值模拟预测、基于数据驱动的预测以及系统层面的可靠性评估方法。对目前微牛级电推进系统的寿命评估研究现状进行总结,给出了发展思路。     

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体引力摄动的影响.仿真结果表明,在行星和月球中,地球、金星和木星引力对空间引力波探测编队构型影响较大,行星和月球的引力叠加影响达到-2.78×10^-11km·^-2.矮行星的引力叠加影响不大于1.25×10^-17km·^-2,小行星引力的叠加影响不大于1.1180×10^-15km·^-2.另外,编队卫星受到的太阳系天体引力摄动对编队构型卫星初始相位角的变化不敏感.     

中国空间引力波探测“太极计划”及“太极1号”在轨测试

我国空间引力波探测"太极计划"将打开中低频段(0.1 mHz～1 Hz)的引力波观测窗口,为人类研究宇宙起源与演化、黑洞起源与演化、引力本质、暗能量和暗物质等提供全新的方法和手段。由于空间引力波探测涉及一系列关键技术,太极计划提出了"单星""双星"和"三星"3步走的发展路线图。目前"单星"计划——"太极1号"发射成功,并圆满完成了第一阶段的在轨测试。本文将简要介绍空间引力波探测的科学价值、国内外背景和关键技术分解,重点对太极计划及其3步走发展规划进行分析,并提出后续工作的一些设想和发展建议。     

空间太阳物理学科发展战略研究

太阳物理学是研究太阳上发生的物理过程及其对行星际空间环境影响的学科。太阳是人类唯一可以进行细致探测的恒星,也是天然的多尺度过程并存的等离子体实验室,同时,太阳活动直接影响日地空间环境和人类地球家园的宜居性,剧烈的太阳活动如耀斑和日冕物质抛射还会影响人类的航天航空、通信导航、电网等高技术活动与设施。因此对太阳物理的研究不仅是理解浩瀚宇宙的基石,也是理解日地联系和行星宜居性的基础,同时还是国家在航天和空间安全领域的战略需求。21世纪以来,随着卫星探测技术发展,太阳物理学进入了全新的发展阶段。本文梳理了近年来太阳物理学在空间探测中的发展态势,凝练中国太阳物理学未来空间探测发展的重点领域,优化学科布局,推进太阳物理的高质量发展。     

空间激光干涉引力波探测器轨道修正方法

针对空间激光干涉引力波探测器轨道修正问题,提出一种基于虚拟编队构型设计的航天器轨道修正方法。空间激光干涉引力波探测器由3颗航天器组成等边三角形构型。由于入轨误差和摄动的影响,探测器的构型不稳定。假设名义轨道上运行着一颗理想航天器,实际轨道上的真实航天器与之组成虚拟编队,探测器的3颗真实航天器分别与对应的理想航天器组成3个虚拟编队。考虑探测器构型稳定性要求和摄动的影响,对虚拟编队的构型进行设计,进而求解航天器平均轨道要素修正量。求解得到的航天器平均轨道要素修正量小于偏差量,轨道修正通过四脉冲控制实现。数值仿真结果表明,该方法通过部分轨道修正满足了探测器的构型稳定性要求,具有减少燃料消耗、延长任务寿命的潜力。      

空间引力波探测器轨道确定及仿真分析

针对空间引力波探测器的精密轨道确定问题,选取LISA(Laser Interferometer Space Antenna)作为研究对象,建立了探测器的目标仿真环境,模拟生成美国深空网(Deep Space Network,DSN)和中国深空网(China Deep Space Network,CDSN)在不同测站下的...     

新设计 大型激光引力波捕捉空间涟漪

科学家近日表示，技术更加先进的新一代LIGO设备正在以极快的速度推进建设。     

临近空间科学探测数据的共享与实践

为促进鸿鹄专项临近空间科学探测数据资源的有效应用,为国家科学数据资源增加新的数据成员,开展临近空间科学探测数据共享相关技术研究.依据相关元数据国家标准与规范,借鉴参考多个领域科学数据元数据的构建方法,通过分析临近空间科学探测数据的数据特征,研究设计了符合临近空间科学探测数据共享需求的核心元数据模型,从不同角度描述了临近空间科学探测数据的数据特征和用户访问数据时所关心信息,并基于该模型实现了临近空间科学探测数据资源目录服务,设计了临近空间科学探测数据共享服务平台,实现了临近空间科学探测数据的归档管理和共享分发,为使用鸿鹄专项数据开展科学研究和有效应用提供了有效支撑.     

空间物理学科发展战略研究

空间物理学是人类进入空间时代后迅速发展起来的一门新兴的多学科交叉的前沿基础学科。其将太阳和太阳风控制的日球层空间作为一个系统,研究太阳/太阳风与行星/彗星的上层大气、电离层、磁层乃至星际介质之间的相互作用。空间物理学从本质上讲是一门实验科学,空间物理探测是空间物理学发展的基础。进入新世纪,随着空间基础设施和人类高技术活动的日益频繁,空间物理学进入新的发展阶段,强调科学与应用的密切结合。近年来,空间物理学取得了一系列重要进展。本文对接国家自然科学基金委地球科学部“宜居地球-地球系统科学”的顶层战略设计,梳理总结近年来空间物理各学科发展动态和趋势,凝练中国空间物理学未来发展的重点领域,优化学科布局,推进空间物理各学科的高质量发展。     

空间天气早知道——"探测"系列科学卫星

2003年12月30日发射的中国探测一号卫星和2004年7月25日发射的中国探测二号卫星是“地球空间双星探测计划”（简称“双星计划”）的两颗卫星。所谓“双星计划”就是发射2颗探测地球磁层空间的卫星进入赤道轨道和极地轨道组成“双子星座”，运行于目前国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的重要活动区，主要用于研究太阳活动、行星际磁层空间暴和之灾害性地球空间天气的物理过程。[第一段]     

空间核动力在深空探测中的应用及发展综述

在概要介绍空间核动力发展历程的基础上,总结了同位素热/电源、核反应堆电源、核推进在深空探测领域的应用情况和相关发展情况,并讨论了空间核动力的安全问题。对未来空间核动力在深空探测中应用面临的技术问题进行了展望。     

20世纪的空间探测

1　引言□□在 2 0世纪 ,空间探测取得了惊人的成就。它不仅极大地推动了空间科学和相邻学科的发展 ,而且已影响到经济、军事和人类的日常生活。现在 ,人们很难想象 ,如果离开了空间探测技术 ,人类的生产和生活将会出现什么样的情况。空间探测是利用航天器、火箭和气球等作为运载工具 ,对地球及其大气层、太阳系内其他天体 (太阳、月球、行星、行星际介质、小行星和彗星 ) ,以及除太阳以外的恒星进行实地、就近或遥感探测活动。探测的主要对象有中性粒子、带电粒子、等离子体、微流星体、低频电磁波和等离子体波、磁场、电场、紫外线、红外…     

空间环境天基探测现状与需求分析

天基空间环境探测是了解空间环境状态及变化规律的重要手段, 同时也是保障人类空间活动安全的空间环境预报业务的重要数据来源. 为了促进中国空间环境天基探测的发展和合理布局, 本文分析总结了空间环境天基探测的现状、特点以及能够服务于空间天气预报的业务监测能力情况, 从空间环境业务保障角度分析了空间环境天基探测的需求, 并对中国天基空间环境探测的发展思路进行了初步探讨分析.     

中国月球及深空空间环境探测

深空探测承载着人类航天技术发展、探索宇宙奥秘和寻找地外生命及人类宜居地的重任,成为各航天大国关注的热点。我国月球与深空探测虽然起步晚,但起点高,正在追赶并将实现领先。简要回顾了我国月球及深空空间环境探测的载荷情况、数据结果、理论和应用研究成果,简述了当前在研的自主火星空间环境探测目标以及规划中的未来深空探测任务,并根据当前国际发展态势,及我国在研、规划中的月球及深空探测任务情况,分析了我国月球及深空空间环境探测的关键科学问题、载荷技术发展趋势、理论与模拟的研究需求,最后对深空环境探测进行了展望。     

21世纪的空间探测

１２１世纪空间探测的主要计划□□在人类即将进入２１世纪的时候,许多国家和国际组织都为新世纪制订了空间探测计划。这些计划有的是综合性的,有的是专题性的,而美国制订的“空间科学战略计划”则具有一定的代表性,基本上反映了国际上空间科学和空间探测发展的方向,...     

太阳空间探测进展与展望

摘要：为了探索太阳空间探测活动的发展方向,在广泛调研太阳空间探测任务的基础上,综合考虑任务实施年代、轨道设计、探测要素、技术特点和成果影响力,选取了10个典型空间太阳探测器,对其科学目标、有效载荷、卫星平台特性和科学发现进行了分析,提炼总结了太阳空间探测的进展和发展趋势。总体而言,太阳探测器运行轨道逐步多样化,有效载荷探测要素更加丰富,探测精度、时空分辨率等显著提升,但仍存在大量问题待解决。在分析现阶段成果和待解决问题的基础上,提出了太阳空间探测的发展展望,指出了全方位、多要素探测是破解太阳物理和空间天气预报发展瓶颈的可行途径。     

小行星探测发展综述

小天体上保存着太阳系形成初期的原始成分,同时可能蕴含着地球生命与水起源的重要线索,是研究太阳系起源和演化历史的活化石。近年来,小行星探测已成为主要航天国家深空探索领域的重点发展目标之一。简要总结了国际上小天体探测历程,对小行星探测的研究和发展趋势进行了综述,重点探讨了未来小行星探测任务面临的主要关键技术,并对中国后续开展小行星探测活动提出了相关建议。     

技术水平有提高空间天气早知道"探测"系列科学卫星展新貌

2003年12月30日发射的中国探测-1卫星是"地球空间双星探测计划"(简称"双星计划")中的第1颗卫星,运行在赤道轨道.2004年7月25日,"双星计划"的第2颗卫星--探测-2由长征-2C改进型火箭送入地球极轨道.这2颗探测地球磁层空间的卫星分别运行于目前国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的重要活动区,主要用于研究太阳活动、行星际磁层空间暴和灾害性地球空间天气的物理过程.