中国航天

正长征十一号成功发射脉冲星试验卫星 11月10日7点42分,我国在酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭,成功发射了一颗脉冲星试验卫星。脉冲星试验卫星属于太阳同步轨道卫星,卫星入轨后,将开展在轨技术试验,验证星载脉冲星探测器性能指标和空间环境适应性,积累在轨实测脉冲星数据,为脉冲星探测及技术体制验证奠定技术基础。此次发射还搭载了4颗微纳卫星。"一箭五星"刷新了我国固体运载火箭一箭多星的发     

最数字

正9颗位于贵州省平塘县的中国天眼FAST观测基地继2017年10月10日公布发现6颗脉冲星以后,又新发现3颗脉冲星,并分别得到认证。截至目前,中国天眼FAST已经发现9颗脉冲星。由于脉冲星信号微弱,很容易被人造电磁波干扰淹没,目前科学家只观测到一小部分。而具有极高灵敏度的FAST,是发现脉冲星的理想设备。     

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...     

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。     

透视宇宙奥秘的“慧眼”

<正>6月15日11点00分,我国成功把"慧眼"硬X射线空间天文卫星送入太空。它将揭示宇宙中惊心动魄的图景:黑洞吞噬被撕裂的星系、脉冲星疯狂旋转、宇宙深处猛烈的爆炸……这架搭载长四乙火箭进入太空近圆轨道的X射线空间天文卫星,将巡视银河系中的X射线源,详细研究黑洞和脉冲星,并监测伽马射线暴,探索利用脉冲星为航天器导航。此次发射还搭载了国内外3颗小卫星。     

航天前沿技术发展的新跨越——访“脉冲星试验卫星”工程科学任务系统总设计师帅平

2016年11月10日,中国航天科技集团公司所属中国空间技术研究院研制的首颗"脉冲星试验卫星"(XPNAV-1)在酒泉发射升空,开展脉冲星导航技术空间飞行试验研究。脉冲星为什么可以用于航天器自主导航?脉冲星导航将会给航天前沿技术发展带来哪些颠覆性变革?XPNAV-1卫星工程的实施对航天技术创新发展又有哪些启示呢?带着这些问题,本刊特约记者采访了XPNAV-1卫星工程科学任务系统总设计师、中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室帅平研究员。     

脉冲星导航中最优脉冲星组合选取方法

分析了X射线脉冲星导航原理,发现脉冲星的位置和脉冲到达时间(Time of Arrival,TOA)的测量误差直接影响导航精度.为优选导航脉冲星组合,在误差协方差分析的基础上,提出了一种导航脉冲星组合优选方法.该方法分别定义了优选指标位置精度因子(Positioning Dilution of Precision,PDOP)和脉冲星优选指标(Pulsars Select Criteria,PSC),不仅考虑了脉冲星空间位置分布,还考虑了测量噪声差异对导航误差的影响.最后以25颗信号品质较好的脉冲星为例,仿真验证了所提方法的有效性.     

北斗卫星导航系统X射线脉冲星可见性分析

X射线脉冲星可以为深空乃至近地航天器提供全源、自主、高精度的导航服务.对近地航天器而言,由于中心天体的遮挡,脉冲星信号并非全程可见,所以X射线脉冲星的可见性成为近地导航应用中挑选脉冲星的关键因素,也是脉冲星导航的首要工作.本文对挑选出的30颗X射线脉冲星在北斗系统7个轨道面上的可见性进行了仿真分析,得出了一天内可见脉冲星数量的变化情况以及一年内太阳、地球和月球遮挡的仿真结果,总结了影响脉冲星可见性的天体的遮挡规律,为利用脉冲星对北斗卫星进行自主定轨和守时提供了数据支持.     

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。     

加涂层铌-752合金再入中受热分析

本文应用金相、X射线衍射和电子探针等方法,测定了加涂层铌-752合金模拟再入中在1300—2200℃受热条件下组织结构变化。应用加涂层铌-752合金不同受热温度下组织结构的特征,与再入回收铌-752合金结构件上特征部位的组织结构相比,建立了分析加涂层铌-752合金再入中的受热判据,阐明了飞行器的铌合金结构件再入中的受热分析的方法。      

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。     

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。      

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。     

探索脉冲星的奥秘

脉冲星是指具有短周期脉冲辐射的中子星。自转使它像探照灯光束一般地辐射能量,按一定时间间隔一次又一次地扫到我们地球上,就像灯塔发出的旋转的光柱扫到一条船上。1974年,安东尼·海卫斯因发现第一颗脉冲星而获得诺贝尔物理学奖。1993年.美国新泽西州普林斯顿大学的赫尔斯和小约瑟夫·泰勒,因发现了一种新型的脉冲星而荣获诺贝尔物理学奖。近年来。关于脉冲星的新发现频频产生。     

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.     

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     

太空中的“小精灵”——解析首颗脉冲星试验卫星

<正>2016年11月10日,在万众瞩目中,我国首颗X射线脉冲星试验卫星开始了太空探索之旅。作为中国航天在原始创新、技术革命道路上的一个重要里程碑事件,X射线脉冲星试验卫星的发射,对于尝试建立一个长期稳定运行的时间基准系统具有重要意义。     

科创KS试验载荷:随火箭末级在轨运行

<正>2016年11月10日7时42分,长征十一号运载火箭在酒泉卫星发射中心,成功将脉冲星试验卫星等五颗卫星成功送入太空。特别值得一提的是,此次发射搭载的卫星和载荷除脉冲星试验卫星外,还有部分为全民营资本公司研制生产的卫星和载荷。在这些搭载载荷中,最为特殊的当属科创航天第一颗完全自主研发的