分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 文根据Cluster卫星于2001年9月30日在北半球极尖区观测到的一次强扰动场向电子事件的数据,分析研究了这次事件期间场向电子的能量特性,并讨论了场向电子对太阳风能量向磁层的传输和在磁层电离层耦合过程中能量传输的作用。主要研究结果认为,这次电子扰动事件期间电子速度和密度都具有很强的扰动变化,速度增加是一个主要因素。本次事件中,根据低能段5~200eV和500~1500eV内的能谱分析表明,上行电子通量大于下行电子通量,说明上行电子主要来源于电离层,电离层上行电子在本次事件中起着非常活跃的作用。根据电离层中带电粒子的能量特征分析认为,这次事件中电离层起源的上行电子在上行过程中得到了加速。关于加速机制问题,还有待于深入研究。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 星载钠荧光多普勒激光雷达可以用来测量全球的中间层顶及低热层区域的大气风场、温度及钠原子数密度等。为了从理论上分析星载钠荧光多普勒激光雷达的可行性,该文依据激光雷达方程,对星载钠荧光多普勒激光雷达的回波信号强度以及大气参数测量精度进行仿真计算。分析结果显示在使用400 km轨道高度,30.0°观测角度,9.0 W激光发射功率,1.0 m接收望远镜口径,2.0 km垂直距离分辨率,30.0 s信号累积时间情况下,可获得0.8 m/s视线风速测量精度,1.5 m/s水平风速测量精度和2.5 K温度测量精度。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 利用AP-8和CRRESPRO质子辐射带模式数据库,比较了二者在磁赤道面上计算结果的差异并给出其差异原因.利用AP-8模式数据库数据,建立起质子辐射带函数形式的辐射中心区域模式,包括各能道全向微分通量峰值所对应的L值(L_c)随能量E的变化模式以及各能道全向微分通量峰值J_(max)随能量E的变化模式.利用RBSP A卫星REPT望远镜在磁赤道面上的高能质子观测数据,分别与AP-8模式、CRRESPRO模式及本文所得辐射中心区域模式计算结果进行比较,发现在78.9,102.6和208 MeV三个能道上,RBSP A卫星观测所得各能道全向微分通量明显偏大,而L_c与AP-8或本文辐射中心模式所得结果基本一致;RBSP A卫星也观测到CRRESPRO Quiet模式所得的隐性第二质子辐射带结构.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 用于空间燃烧实验的设备要求轻重量、小尺寸和多功能.将纹影法、彩虹纹影偏折法与差分干涉法相结合,研制了可用于火焰结构显示和全场温度测量的原理样机.该原理样机具有重量轻、尺寸小、模块化和多功能等特点.通过微重力落塔实验,检验了利用纹影法测量火焰结构的功能,同时在常重力条件下检验了利用彩虹纹影偏折法和差分干涉法测量火焰全场温度的功能.结果表明,火焰结构分辨率不低于1mm,火焰温度测量结果精确,相对误差小于2%.该原理样机将提升空间燃烧的观察方法,有助于未来空间燃烧实验的开展.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 利用SAMPEX卫星1992年7月至2004年6月19~27MeV高能质子数据对南大西洋异常区的分布特征进行研究,发现南大西洋异常区高能质子分布随高度及F_(10.7)的变化十分显著.在54025km高度上,地磁较为平静时期南大西洋异常区高能质子微分通量随着F_(10.7)的增大而减小,同时在F_(10.7)≥115 sfu时减小趋势较为平缓.对中等及以上磁暴进行统计分析发现,磁暴期间南大西洋异常区高能质子微分通量和SYM-H指数的绝对值存在明显的反相关关系,且地磁暴对南大西洋异常区高能质子微分通量存在明显的持续影响效应.磁暴发生期间高能质子微分通量明显减少.磁暴恢复相及其之后高能质子微分通量呈现较为显著的恢复过程.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 红精灵是发生在雷暴层云顶的一类大气瞬态发光现象,是能量由对流层耦合到中高层大气的直接证据. 其发光光谱研究是了解整个事件对中高层大气能量注入的重要手段,有助于认识事件发生区域的大气电离度及事件过程的能量电子分布,进一步为研究红精灵的产生机制提供重要信息,同时为大气辐射背景资料研究提供重要依据.本文利用Boltzmann方程求解了电场作用下弱电离气体中电子能量分布的时变函数,以此为基础,模拟计算了红精灵各典型发射带的光谱强度.模拟计算结果表明,约化电场E/N越强,电子获得的能量就越多,高能电子也就越多,致使撞击中性大气产生的辐射光强就越强;模拟显示红精灵光辐射谱分布从远紫外直至近红外.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 远紫外光子计数成像探测技术通过探测微弱的单光子信息,记录每个单光子位置,在一定时间累积之后达到总体成像的目的.单光子的计数率限制着信息的获取,在分析影响计数率因素的基础上,需要设计前端模拟电路对探测器信号进行放大和整形,具体实现采用A225芯片作为前置放大器,并设计相应的整形电路.仿真和实验结果表明,电路设计合理,计数率可达到200 kHz.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 地球磁场捕获带电粒子形成辐射带,地磁场的扰动将导致带电粒子通量的变化.根据磁暴期间外辐射带高能电子通量起伏和波动的特点及规律,利用GOES卫星实时发布的5 min分辨率高能电子微分通量数据,构建了高能电子通量波动指数,并分析了该指数与地磁活动的关系.结果表明,所提出的高能电子通量波动指数与地磁事件有很好的相关性,能起到地磁暴发生的指示剂作用,相对于目前空间环境业务化预报过程中广泛使用的3h Kp指数,高能电子通量波动指数能更早地警报地磁暴的发生,是潜在有效的地磁暴警报辅助手段,能为空间环境预报中的地磁暴实时警报提供重要参考.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 反向蒙特卡罗方法(AMC/RMC)是Geant4中一个强有力的偏置技术.粒子产生于包含灵敏体的反向界面并在几何体中被反向追踪直至外界面或溢出能量阈值,其计算时间只集中于对结果有贡献的粒子径迹.与正向蒙特卡罗方法(FMC)相比,RMC更高效,特别是当灵敏体远小于几何体其他部分和外界面时,其优势更明显. 通过RMC与FMC的比较,验证了 RMC应用于卫星辐射剂量分析的准确性.RMC与SHIELDOSE2和SSAT 的比较说明了 RMC是高精度卫星辐射剂量的优选方法.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 针对磁通门传感器的特点,研究了反馈线圈对磁通门传感器探测数据的影响,并对比了几种典型结构的传感器.磁通门传感器要求激励线圈工作在均匀磁场环境下,非均匀场会引入误差信号.根据磁通门原理进行了理论推导.非均匀性会导致反馈原理工作的磁通门传感器线性系数发生变化.针对应用于空间磁场探测的几种磁通门传感器常见结构,即分立结构型、亥姆霍兹型和紧凑球面型等,分析了传感器内部磁场的均匀性及对磁场探测的影响.经仿真计算分析发现,紧凑球型传感器的内部均匀性和稳定性优于分立结构传感器,更有利于空间磁场探测.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 针对磁层稀薄等离子体环境中的电场测量,设计了一种电场仪前端信号处理电路方案.双探针电场仪通过向等离子体输出驱动电流,测量两探针间的电位差,从而测量空间电场的探测仪器.在磁层稀薄等离子体环境下,等离子体阻抗较高,电场仪探针将工作在较高的工作电压上.若探针电压接近或超过电路耐压值,则可能会影响探测结果,甚至损坏电场仪.本文结合低偏置电流的电压跟随方案和反馈悬浮电源控制方案,解决了稀薄等离子体环境中电场测量的弱电流采样和高动态电位处理问题,并采用低噪声元件和特殊电路设计,控制电路噪声.测试结果显示,本方案可使探针适应100 V的悬浮电位,实现150 kHz带宽的电场信号测量,且噪声小于14nV?mHz~(-1/2),满足目前空间电场仪测量精度需求.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 利用激光雷达对北京地区上空Na层进行持续观测,通过连续三年累积的夜间观测数据对北京地区重力波活动及其波谱进行研究.根据重力波的线性理论计算,得到北京地区上空的大气密度扰动规律、空间功率谱和时间频率谱.通过选择重力波波长在1~8 km,具有特定波长以及特定周期为60,45,25 min的重力波活动辅助研究重力波的季节变化规律,结果表明北京地区重力波大气密度扰动具有夏季大、冬季小的活动规律.结合波源与背景风场的季节性变化规律,分析得出北京上空重力波活动季节性变化的主要原因为青藏高原地形和对流因素与我国北方地区季节性背景风场共同作用的结果.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 介绍了ROPP反演软件中无线电掩星反演的算法与精度分析.采用COSMIC卫星2008年1月1日全天的附加相位数据,反演得到折射率、温度、压强与湿度等参数,并与CDAAC相应结果进行对比.实验结果表明,在30 km高度以下,折射率、压强和湿度的相对误差在2%以内,温度误差不超过2K.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 俄罗斯福布斯-土壤火星探测器于2011年11月9日携带中国首个火星探测器萤火一号进入低地球轨道(LEO),但原定于159 min后探测器在轨发动机点火变轨未能实施,最终探测计划失败.俄罗斯航天局研究分析认为,事故最可能是由于宇宙线重离子轰击星载计算机存储器件,导致两台计算机重启所致.但是抗辐射专家对空间辐射粒子会在如此短时间内通过单粒子效应(SEE)导致LEO探测器失效的观点并不认同.本文根据俄罗斯航天局发布的受影响器件信息,通过实验和计算,分析了 K6R4016V1D芯片在低地球轨道运行时可能遇到的空间辐射粒子诱发单粒子效应的频次,探讨了单粒子效应导致福布斯-土壤火星探测器失效的可能性.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 对FY-3A卫星近四年的辐射剂量数据进行分析,结果表明,在1mm铝的等效屏蔽厚度下,星内辐射剂量存在显著的方向性差异,+Y向剂量增长变化显著大于+Z向.深入分析剂量变化与带电粒子辐射关系后发现,太阳质子事件期间的高能质子增长不会对辐射剂量增长变化产生显著影响;而高能电子是剂量增长变化的主要贡献者,其中扰动导致的高能电子通量强增长是使得辐射剂量显著增加的主要原因,并显著影响到卫星_Y向.进一步与工程常用SPNVIS剂量计算结果的对比表明,实测能更好地反映剂量动态变化和方向差异.综上,实测剂量数据对于同类工程星内器件的合理布局和工程防护设计具有一定指导和参考价值.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 结合Nakagami衰落信道模型,分析了探空火箭飞行过程中经历的瑞利信道和莱斯信道的特性,以BPSK、QPSK、16QAM、64QAM 4种调制方式结合的可变调制传输系统为例,提出了可根据地面数据接收站天线的不同仰角,计算最优信噪比切换阈值的方法。最优信噪比切换阈值在满足误码率指标的前提下,使系统的数据吞吐量最大。进一步比较了采用最优信噪比阈值与采用BPSK固定调制方式、恒定误码率信噪比阈值的吞吐量差异,结果表明,采用最优信噪比阈值法得到的数据平均吞吐量分别是另外2种方法的3.89倍和1.043倍。其结果为可变调制技术在探空火箭工程中的应用提供参考依据。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: 针对目前探空火箭数据管理设备通用性较差的问题,以及对于航天器数管设备扩展性和可靠性不断增加的任务需求,设计了一种具备通用性和可扩展性的新型数据管理设备。设计使用TI最新推出的 TMS570LS3137微控制器作为CPU,充分利用其所提供的片上资源,使得系统具有丰富的外部接口,包括IIC接口、CAN总线接口、以太网接口和SD卡插槽。此外,外部存储器接口(EMIF)提供的较大寻址空间可扩展多个外接板卡。在软件部分,系统采用了移植性较好的实时多任务操作系统muC/OS-II,配合各模块的驱动程序完成多任务的调用。该系统可满足多型探空火箭的仿真测试任务,具有较高的工程利用价值。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2016-05-13
摘要: GMSK调制方式在空间通信中的应用越来越受重视,本振相位噪声对GMSK解调具有不可忽略的影响。在分析相位噪声产生原理的基础上,推导了其时域和频域表达式,并对其进行了仿真验证。通过在GMSK的Simulink调制解调系统中加入相位噪声,仿真分析了不同程度的相位噪声对解调性能的影响。研究方法和结论可以推广到存在相位噪声的任意调制类型的解调系统,对解调系统的优化具有重要参考价值。