路径积分差分吸收激光雷达反演模型设计与测试

激光雷达作为主动探测手段,能够较好地弥补被动卫星(如OCO-2/3、GOSAT-1/2和Tan Sat等)的不足,实现高精度、全天候和全天时的观测。中国在2022年4月16日成功发射世界首颗基于主动理论探测二氧化碳柱浓度(XCO2)的激光雷达卫星。本文基于前期在秦皇岛的缩比飞行试验数据,围绕优化积分权重函数和优化差分吸收光学厚度两大核心要素,提出了基于光谱能量模型的算法框架。该框架旨在提高基于主动理论的星载激光雷达探测XCO2反演的精度。评估获得光谱能量模型在海上、陆地上的测距精度分别为0.74和6.20 m。论文的工作在10 s滑动平均值下,海洋、城市和山区的平均XCO2值分别为411.07、425.71、417.87 ppm,标准差分别为1.93、0.85、0.96 ppm。综上所述,光谱能量模型对我国发展基于差分吸收激光雷达的二氧化碳浓度算法具有重要的参考意义。     

地球搬家记

地球本来应该是一颗冰天雪地、毫无生气的星球。为什么这么说呢?因为根据恒星演化的理论,在46亿年前太阳系刚刚形成时,太阳内部的聚变反应还不稳定,当时太阳向外辐射的热量只有目前的70%,太阳不像现在这么亮,此后,太阳辐射量才逐渐增加到现在的水平。因此当大约43亿年前地球上积累起最初的海洋时,由于接收的太阳辐射少,海水应该迅速冰冻,冰面会把照射到地球表面的太阳辐射再反射到太空中去,这进一步加剧了地球的寒冷状况。     

JF-12激波风洞在火星进入环境下的运行特性

火星探测是目前国际深空探测的热点,而火星着陆是火星探测的关键技术之一,火星着陆器发展中面临的一个严峻的挑战是其气动环境远远不同于地球大气的空气。然而,现阶段大多数地面试验设备都是以空气为试验气体来设计的,而不是火星大气的CO₂。本文利用高温热化学反应流动数值计算技术,对JF-12反向爆轰驱动激波风洞在火星进入环境下（主要气体成分是CO₂）的运行特性进行了计算模拟,通过调整激波管中驱动/被驱动气体的初始参数和高/低压段的截面积比,来模拟其中的波系产生、传播过程以及反射激波与接触面的相互作用机制。研究发现,相同情况下驱动CO₂的缝合激波马赫数要明显高于空气,通过减小驱动气体的声速和低压段的直径,可以在驱动CO₂时获得驻室压力稳定的试验气体。     

激光分解固体微推力器工作原理初探

简介了固体微推力器的发展现状和激光控制分解式固体微力器的工作原理，给出了初步的原理性研究结果，包括工质选择及其选择原则，以及在激光作用下的脉冲工作曲线，并提出了今后研究方向。     

寻甜记

不是因为甜，我们才需要它而是因为我们需要它，它才甜。 以这段绕嘴的话开头，是要提醒我们，“甜”这种口味，这种能让我们愉悦的东西是从何而来——这不是我们打小习惯了的家长的贿赂，这是烙在基因里的指南针，指引着能量、热量和生命。太阳能在推动地球生物圈前进的时候，都要首先转化为糖。以最简单的二氧化碳和水为原料合成的高能碳水化合物分子，把转化的太阳能储存在化学键里，然后或者再次燃烧，提供细胞运动的能量；或者作为基本原料，来合成其他更复杂的分子。     

火星上的暗沙瀑布

火星上这些看起来像是树木的物体其实并不是真的树木。春天的太阳融化并照亮了二氧化碳凝结的冰，使得位于火星沙丘内部的暗沙流动更加明显。沙丘顶端的暗沙一泻而下，在地上留下深色条纹。这些成群的暗棕色条纹融和在沾有薄霜的粉红色沙丘之中，看起来就像是树木挺立在明亮的区域，却没有产生影子。     

超临界二氧化碳超声速流动中的激波问题研究

对于理想气体而言，激波前后的流动参数变化受马赫数和气体比热比的影响，但对于超临界二氧化碳(S-CO₂)，其物性规律在临界点附近变化显著，使得激波后的流动参数难以预估。本文通过推导激波关系式，并结合S-CO₂物性数据库，建立激波计算的数值迭代程序，对S-CO₂超声速流动中的正激波和斜激波进行研究，并将理论分析结果和CFD仿真结果进行对比。结果表明：激波压缩不会造成气态CO₂向液态CO₂转变，但会使得气态或液态CO₂向超临界态转变；CO₂正激波前后压比随马赫数变化主要受来流相态影响，温度比变化则主要受来流初始参数影响；S-CO₂正激波波后参数在不同来流条件下的变化趋势具有相似性，当来流压力在临界压力附近时，波后流动参数变化剧烈；马赫数越高，激波出现最小熵增时对应的来流温度-压力曲线越靠近准临界线；在准临界线两侧，S-CO₂的斜激波脱体角度随来流压力增大分别呈现出“类气体”和“类液体”的变化特性。     

Pb-Ag合金电极上KOH/甲醇电解液中CO2电化学还原为CO的动力学研究

为有效转化航天器座舱内宇航员产生的CO2为燃料CO,研究了KOH/甲醇电解液中Pb-Ag合金电极上CO2电化学还原的循环伏安及电解行为。在常温且压力为0.7MPa时,生成CO的最大法拉第效率为47.3%,而常压且温度为263K时的CO最大生成法拉第效率为24.6%,此外,表观反应动力学可被很好地拟合为j0=0.125PC0 O.2299T-2155.6exp(-2000/T)。该电化学还原过程为长期载人航天飞行时减少舱内CO2提供了一项潜在的应用技术。     

超临界二氧化碳射流火星采样技术研究

火星钻探取样是火星探测的重要任务环节,火星硬岩地层的有效钻进是目前火星探测取样面临的主要难题。文章在分析比较目前主要航天国家深空探测采样技术特点与局限的基础上,论述了火星大气丰富的二氧化碳资源转化利用的可行性,提出了超临界二氧化碳射流火星采样技术,分析了超临界二氧化碳射流火星硬岩辅助钻进的机理、优势、应用前景和关键科学问题,为火星探测装置的改进和火星采样技术的创新提供参考。