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]     

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.     

在空间天气领域我所经历的国际合作

空间天气是自人造卫星发射以来,在传统学科空间物理基础上逐步发展形成的一个新领域。空间天气研究往往需要从太阳到地磁全链条上的观测数据,特别需要尽可能多地获得对同一事件在不同时间和地点的原始观测数据,以及更多的国家和机构的参与。因此,空间天气是一个典型的需要大量国际合作的研究领域。我自1997年以来开始进入这个领域,主要工作是跟踪、分析和判断学科前沿的发展,实施大型观测项目特别是卫星观测项目,组织、协调和推动国际合作。这里对我在该领域经历的国际合作工作做一个简要的回顾。     

全球空间天气路线图及对中国的启示

随着科技的发展,空间天气对电力系统、通信导航系统和航天资产等遍布全球的技术基础设施的影响越来越深.需要加强对空间天气事件过程的理解,提升空间天气的预报能力,优化基础设施设计,从而减缓空间天气对社会造成的影响.基于这些需求,国际空间研究委员会(COSPAR)联合国际与日共存计划(ILWS)共同成立专家组,研究制定了全球2015-2025空间天气发展路线图.本文对该路线图进行介绍和解读,讨论该路线图对中国空间天气发展的启示.     

观测空间天气的高手--团星-2卫星

2000年7月15日和8月9日,俄罗斯"联盟"火箭分两次将欧空局(ESA)研制的4颗团星-2(Cluster-2)卫星发射升空,使密切关注该计划的全世界空间科学家大大地松了一口气.Cluster-2卫星之所以引起众多科学家的注意,一是因为其坎坷的经历,二是因为它们在监测空间天气方面的重要作用.     

“实践”二号卫星

空间物理现象的特点是参数多、范围广、变化大、相关性强，因此需要经常进行综合性观测。为此．1971年3月“实践”一号卫星发射成功以后，我国就着手考虑空间物理探测卫星的研制。1972年4月．“实践”二号作为我国第一颗专用干空间物理探测的科学实验卫星列入了国家计划。七机部责成空间技术研究院总体设计部和空间物理研究所对“实践”二号卫星的探测任务。探测仪器和卫星的技术途径等．进行调查研究。后来．由于航天技术发展规划的调整，发射“实践“二号卫星的运载火箭又几经变动．“实践“二号卫星的设计方案也经过多次演化。[编者按]     

中国空间天文40周年

过去40年中国空间天文学研究取得了巨大的发展.尤其是近10年内发射了数颗天文卫星,未来几年还将有一些天文卫星计划发射.本文简要回顾了国际空间天文学的发展历程.对中国空间天文学过去40年的发展进行了回顾和总结,包括1970年代第一颗天文卫星计划、气球空间天文探测、基于载人航天工程的空间天文实验以及天文卫星等.此外,介绍了...     

数据同化在空间天气学中的应用

由太阳活动引起的耀斑和日冕物质抛射等短时间尺度变化的空间天气事件会影响并危害地球磁层、电离层、中高层大气、卫星运行安全以及人类健康,因此对这些空间天气事件的预测显得尤为重要。数据同化在稀疏观测和异步采集的情况下能够增加模型的预测能力,对模型变量进行自洽分析。在数值预报中引入数据同化方法,能够提高预测可信度。本文从数据同化方法的角度出发,主要分析了数据同化目前在大气、电离层、磁层、太阳及其他行星科学研究中的应用,并初步讨论了数据同化未来在空间天气方面的应用。      

“生命科学卫星”计划述评

“生命科学卫星”（Ｌｉｆｅｓａｔ）是一颗不载人的再入式卫星，可重复使用，属ＮＡＳＡ和国际空间生命科学共同体共用。其上将带有大量的生物样品，包括细胞和组织、植物、无脊椎动物和小的哺乳动物，目的是了解空间环境（即空间高能辐射和微重力）对生物系统的影响。样品放在卫星有效载荷舱内。该卫星拟用德尔它正号火箭或其他运载工具发射，它将按进行空间辐射效应的特定研究的要求，发射到不同的轨道上。该卫星具有０～１．５ｇ的人工重力能力，使研究者们可以研究不同重力水平对生命形态和功能的重要影响。其设计的性能参数见表１。虽…     

俄罗斯气象卫星简介

早在20世纪60年代,苏联就开始研制气象卫星,但其卫星多变,其发展过程也很曲折。近年来根据俄罗斯2006-2015空间计划,俄罗斯有了很明确的气象卫星发展规划。俄罗斯的天气监测空间系统将由极轨卫星系统[含有3颗新一代气象卫星流星-M N1、N2(Meteor-M N1、N2)以及1颗海洋卫星流星-M N3]、静止气象卫星系统[含有3颗新一代静止气象卫星电子-L(Electro-L),它们分别定位于14.5°(W)、76°(E)和166°(E)]和大椭圆轨道卫星系统[含有2颗大椭圆轨道卫星-M(Arctica     

太阳极紫外多波段成像仪

在目前仪器特点和性能的基础上, 结合中国现有卫星特点和技术基础, 提出了一种新型太阳极紫外多波段成像仪, 采用小型化设计, 利用一台仪器实现对日冕和色球层4个不同波段的高分辨率成像, 不仅能有效利用卫星资源, 提高空间探测水平, 还能实现对日冕和色球的同时观测, 推动空间天气研究, 提高空间天气预报水平.      

空间天气模式集成可视化演示软件设计

空间天气模式集成是空间天气预报业务化的基础, 空间天气模式集成可视化演示软件系统是其中重要的研究内容之一. 空间天气模式种类繁多, 要素多样, 模型复杂, 且各模式可视化形式及方法具有差异性. 本文综合当前中国空间天气模式的特点, 构建了一套空间天气模式集成可视化演示系统. 该系统兼容性好、可扩展性高, 能够集成当前中国空间天气中大多数模式. 讨论了空间数据管理方法, 基于Visual C++ 软件平台和OpenGL可视化软件模块,以动态加载方式初步实现了多个空间天气模式的可视化集成.      

实践出真知--实践系列科学卫星

人造地球卫星分为3类,即科学卫星、试验卫星和应用卫星,其中前2种卫星对科学研究和卫星研制具有重要意义,可以起到事半功倍的效果。要想提高航天技术水平,在太空进行空间物理探测和新技术试验是必不可少的,中国“实践”卫星肩负着这两重使命。1971年3月3日,中国第2颗人造地球卫星实践一号发射成功。它不仅测量了高空磁场、X射线、宇宙射线和外热流等空间环境参数,还进行了硅太阳能电池供电系统、主动无源热控制系统等长寿命应用卫星的一些关键技术的试验。它在轨运行了8年,大大超过设计寿命,为中国设计和制造长寿命卫星提供了宝贵经验,尤其…     

卫星在轨太阳辐射热流的简化计算方法

针对卫星在轨太阳辐射热流计算过程中计算参数多,计算过程复杂的问题,提出了一种简化的计算方法。该方法在分析卫星、地球和太阳三者之间空间几何关系的基础上,建立了新的计算坐标系,在计算坐标系中对卫星、地球和太阳的位置进行了重新规定,并在此坐标系中推导了卫星太阳辐射热流的计算公式。运用此方法对卫星太阳辐射热流进行分析求解时,轨道参数之间的空间角度关系更为简单,仅需对7个主要参数进行计算,与传统方法相比较计算量减少了约2/3。     

太阳与内日球立体探测卫星计划科学目标建议

面向认知太阳风暴和保障航天安全的国家战略需求，中国近年来提出太阳与内日球立体探测卫星计划，拟适时部署环黄道面的拉格朗日点L3-L4-L5定点卫星星座和脱离黄道面的太阳极轨对偶卫星。通过该卫星计划的初步科学论证分析，建议将其科学目标凝练为太阳磁场、太阳风暴、太阳风，将其应用目标定位于日地空间天气预报，建议配置成像类、粒子类、波场类的综合科学载荷。此外，利用日地空间的三维磁流体数值模拟和计算机图形学的艺术可视化，形象地表达环黄道面卫星“对日凝视”和太阳极轨卫星“鸟瞰全景”的探测概念。中国太阳与内日球立体探测卫星计划将揭示太阳磁场的起源规律及其爆发机理、日地耦合系统的空间天气变化机理，并能够为日地空间天气三维数值建模提供观测数据驱动的初边值条件，必将极大推动空间天气的立体监测、前沿研究、精准预报的一体化进程。     

超精密微牛级微波离子推进技术及其在卫星超精度控制中的应用研究

空间技术的快速发展使得利用空间卫星的编队飞行构建大型空间星座成为可能,在引力波探测、射电望远镜编队、星座组网等任务方面具有重要作用。超精度控制是实现卫星高精度编队飞行的关键技术。推进系统是实现卫星编队长期高度稳定飞行的保证,从而实现内部科学装置的正确运行。不同于常规的推进系统,卫星精密编队超精度控制对推进系统的推力可调范围、分辨率、响应时间、推力的一致性等有着极高的要求。根据卫星精密编队任务需求,对微牛级推进系统的功能及技术要求进行了分析,提出了基于M2微波离子推力器的卫星超精度控制推进系统。阐述了M2超精密微牛级推进系统的关键技术和研究进展,为后续M2推力器在无拖曳控制方面的应用奠定了基础。     

美国反卫星技术发展展望

1 引言 随着科学技术的不断发展,空间力量作为未来战争的一个重要角色正出现在战争舞台上.对卫星的破坏与反破坏、干扰与反干扰将成为未来空间对抗中的一项主要内容.反卫星武器不仅是破坏各种军用卫星的必要手段,也将成为对抗天基反导系统的重要手段,是争夺太空优势的基础.美国一直致力于反卫星武器装备的研究,其独霸太空的野心不言而喻.今后美国仍将继续推行这一策略,加紧发展各种反卫星武器,这应当引起高度重视和长期关注.     

国外海洋卫星的现状与未来

卫星海洋遥感对观测与研究全球海洋环境和海洋资源具有重要作用,其特点是快速、连续、大范围和能同时观测多个参数。目前,全球已发射了40多颗探测海洋的卫星,包括专用海洋卫星和装载多种遥感器具有大气、海洋、陆地等环境监测能力的综合型遥感卫星。海洋卫星是专门用于观测和研究海洋的人造地球卫星。虽然利用气象卫星和资源卫星也可以获得一些海洋现象的信息,但由于海洋现象和变化     

日新月异的空间天文台--从中国启动"空间太阳望远镜"工程谈起

1　理想的太空观测站□□据新华社 2 0 0 1年 4月 2 6日电 ,中国争取在 2 0 0 5年左右 ,把自己研制的第 1台“空间太阳望远镜”送上太空 ,从而使中国的空间太阳研究进入国际领先行列。此举对促进中国天文学的发展具有重要的推动作用。因为理论和实践都表明 ,在太空进行天文观测 ,由于没有大气层的遮挡和地球引力等因素的影响 ,可以全波段、全天候、全天时、全方位、高灵敏度、高分辨率、无大气抖动、无散射光及超长干涉基线地认识地外精彩世界。天文卫星的问世 ,开创了空间天文学的新时代 ,使天文学产生了第 3次飞跃。所以 ,美国、欧洲空间…     

基于气浮的卫星挠性旋转帆板物理仿真系统设计

挠性附件运动时产生的弹性振动是影响空间飞行器指向精度和控制性能的主要原因.因此,在地面对控制系统抑制振动的性能进行验证具有重要意义.由于太阳帆板低频且长度较大,在地面构建大范围运动的空间微重力环境,耗资及难度极大.本文提出一种基于等效主轴惯量与挠性频率的卫星挠性旋转帆板挠性模拟器,基于气浮法设计了低摩擦与微重力环境的物理仿真系统,并建立了模拟器的动力学模型,等效模拟了卫星挠性旋转帆板的振动特性,降低了卫星挠性旋转帆板地面微重力运动环境模拟的难度,实现了对其控制算法抑制振动性能的有效及高经济性测试.仿真结果表明,模拟器可以通过简单操作实现参数的平滑改变以模拟不同参数及结构的卫星挠性旋转帆板,且具有与真实太阳帆板一致的振动特性,满足测试要求.