太赫兹空间应用研究与展望

近年来,我国在空间技术领域取得了举世瞩目的成就,多项技术已经达到国际先进甚至领先水平。要保持我国在空间领域的优势地位,必须加强适用于空间技术及应用的新方法、新手段。太赫兹(THz)技术为空间技术的发展提供了新的途径,因此对THz波空间应用技术进行研究非常必要。文章介绍了THz波的性质及特点,综述了THz技术在雷达、通信、遥感及航天工业等方面的应用,并对THz波在空间应用领域进行了展望,希望能够促进THz技术在该领域的研究及应用技术的进步。     

太赫兹波在高速飞行器等离子体鞘套中的传输特性

文章针对临近空间高超声速飞行器的通信黑障问题,对“联盟号”飞船返回舱周围的流场分布进行模拟,根据流场压力、温度分布以及空气离解反应模型建立等离子体鞘套模型,并基于散射矩阵法分析不同飞行速度、不同入射角度下,频率在0～3.5 THz范围的太赫兹波的传输特性。结果表明,不同飞行马赫数及入射角度下,太赫兹波对等离子体鞘套都具有较好的穿透能力,且传输损耗随频率的提高明显降低。该研究对于实现临近空间飞行器的全时通信和实时探测具有重要意义。     

基于最优估计法的瑞利激光雷达反演大气温度研究

基于瑞利激光雷达的回波光子信号对中层大气进行探测，结合最优估计法，对大气温度进行反演。本文基于瑞利散射激光雷达方程建立正向模型，选择大气模型的温度廓线作为先验状态信息，构建用于最优化处理的成本函数，利用Levenberg-Marquardt最优化算法对成本函数执行最优化处理，得到大气温度的反演结果，对反演结果的不确定度分析的同时利用平均核矩阵对反演结果中真实信息的贡献进行评估。利用瑞利激光雷达方程产生的模拟回波信号进行了大气温度的反演处理与分析，对中国科学院国家空间中心提供的瑞利激光雷达实测数据进行大气温度的最优估计反演。结果表明，90 km以下的反演不确定度在10 K以内，且相较于CH方法，最优估计法具有反演有效范围高的优势；在回波光子信噪比较高的区域，反演不确定度较小，且真实信息对反演结果的贡献占主导地位。