空间技术与空间物理

人类对神秘的宇宙空间的探索自古至今从来没有停止过。1957年10月第一颗人造地球卫星的发射成功,结束了人类,只是观察与推测的时代,使人类拥有了真正的科学意义上的空间技术,空间技术的发展又使人类掌握了更多     

辛算法在近地小行星轨道演化数值研究中的应用

采用改进的显算法对近地小行星的轨道演化进行数值研究，在力学模型中除考虑各大行星的引力摄动外，还考虑了后牛顿效应，而在算法上则着重探索辛算法在近地小行星轨道演化研究中的应用前景，特别是当这类小行星与某一大行星靠近时辛算法的有效性。     

近地轨道质子和α粒子入射InP产生的位移损伤模拟

磷化铟(InP)材料具有禁带宽度大、电子迁移率高、耐高温、抗辐照等优点,是制备航天器电子器件的优良材料.近地轨道内的质子和α粒子对近地卫星威胁巨大,其在InP电子器件中产生的位移损失效应是导致InP电子器件电学性能下降的主要因素.本文使用蒙特卡罗软件Geant4研究近地轨道的质子与α粒子分别经过150μm二氧化硅和2.54 mm铝层屏蔽后,在500/1000/5000μm InP材料中产生的非电离能量损失(non-ionizing energy loss, NIEL)、平均非电离损伤能随深度分布以及年总非电离损伤能.研究发现:低能质子射程短且较易发生非电离反应,入射粒子能谱中低能粒子占比越大,材料厚度越小, NIEL值越大;计算质子和α粒子年总非电离损伤能,质子的年总非电离损伤能占比达98%,表明质子是近地轨道内产生位移损伤的主要因素;α粒子年总非电离损伤能占比小,但其在InP中的NIEL约为质子的2—10倍,应关注α粒子在InP中产生的单粒子位移损伤效应.本文计算为InP材料在空间辐射环境的应用提供了参考依据.     

近地空间宇宙线荷电粒子暴与地震的关联

 从宇宙线早期研究中,已经观测到它的强度有1日,27日和11年的周期变化,这与太阳的调制过程有关。同时也观测到因气象原因引起宇宙线强度的变化,如温度,气压和季节效应。随着科学技术的飞速发展,特别是用各种各样的航天器运载探测器研究大气外层空间的宇宙线瞬间变化,得到一些有意义的结果。太阳照射到地球大气层顶部的电磁辐射能流为10¹⁰erg·m^-2·s-1,而宇宙线粒子总能流约要比它低八个量级,似乎可以忽略不计。但宇宙线穿过大气层损失绝大部分能量,产生正负离子,它们是形成云雾水珠的凝结核,也能触发雷暴和闪电,对大气层中很多物理过程都有影响。     

近地空间通信中的降雨衰减影响分析

近地空间通信中链路损耗随着传输仰角的降低而增加。在低仰角传输中,大气传输损耗由于信道复杂度的增加而衰减严重。文中基于ITU-R的降雨衰减模型,结合低仰角远距离传输,分析了近地空间通信链路中冰/雨层与纬度位置的关系,并在不同频段,不同轨道高度对降雨衰减及雨衰导致天线尺寸的变化进行数值计算和仿真。仿真结果表明：在低仰角的传输环境中,降雨对近地空间通信链路的影响较大,不可忽视。其中S频段比X和Ku波段衰减小近20dB。最后总结了传输电波的工作频率、覆盖半径以及平台高度给降雨衰减带来的影响,以此来正确估计大气传输损耗对通信链路性能的影响,为近地空间在低仰角下远距离传输的链路预算提供了一个理论参考值。     

一种卫星物联网免授权随机接入方案

随着低轨卫星通信系统的快速发展,基于低轨卫星星座的物联网凭借其无缝覆盖的优势得到了广泛的关注,其为偏远地区边缘设备的接入提供了一个有效的方案.面对低轨卫星物联网中大量随机接入的物联网设备,引入了一种免授权的随机接入机制,以减小接入时延,提高接入效率.在此基础上,针对引入免授权随机接入机制带来的调度信令缺乏,并由此导致活...     

近地卫星GPS接收机降级应用

针对 GPS 接收机发生 SEL 事件后的温度升高问题,在卫星轨道漂移分析基础上, 重点考察卫星应答机的 AGC 电压与载波锁定的温度敏感特性,并确定载波锁定的温度上限,进而提出 GPS 接收机的降级应用方案,关闭轨道电路板。结果表明,应答机载波锁定时的 AGC 电压应在 0.82V 以下,对应卫星应答机温度不超过 26.2°C;轨道电路板断电后,GPS 接收机定位与守时功能正常,工作温度在 20.5°C 以下,发生 SEL 事件的概率降低;GPS 接收机温度对于卫星应答机的影响明显减弱,应答机在原有上行约束下的载波锁定时长优于 150s,满足上行遥控注入时限需求。降级应用方案已施行于大数量卫星集中监控与管理。     

小行星轨道演化研究中的数值方法

小行星是太阳系最重要的一类小天本,主要分布在两个区域;火星和木星轨道之间的一条主带和近地空间,近地小行星轨道的最大特点是其轨道半长径与地理轨道半长径相近,或近日距离接近甚至小于日地平均距离,其运动可深入到地球轨道的内部,迷将导致该类小行星与地球（还有金星、火星等）十分靠近甚至发生碰撞,这一特征给其轨道演化数值研究带来一些困难,包括天体力学方法中一般消除碰撞奇点的正规化处理以及对定性研究十分成功的辛算法都将在不同程度上失败,通过对几种常用数值方法（包括辛算法）计算效果的比较,根据小天体运动自身的特性,给出了相应处理措施,从而可提高计算结果的可靠性。     

圆柱装药近地空爆冲击波峰值超压空间转换模型

为研究近地空爆冲击波峰值超压空间数值关系,基于镜像法、角等分和超压归一化思想,确定了冲击波空间传播界线,建立了混合流场中超压的理论计算方法。首先,利用三波点轨迹与爆高水平线交点、虚拟爆源、真实爆心三者连线构成的几何约束以及马赫反射终点条件,确定了冲击波流场分布界限。其次,等分测点角度,并基于超压归一化值分段线性假设构建归一化值方程。然后将归一化值方程扩展为圆柱装药长径比、爆高、当量、测点角度和比例距离的函数。最后,基于控制变量法,利用符合经验公式和实爆结果的圆柱装药近地空爆AUTODYN-2D数值模型的计算结果代入上述函数求解。结果表明:以长径比、比例爆高、比例距离和测点角度为输入参数的峰值超压空间转换模型可描述圆柱装药近地空爆峰值超压的空间数值关系,转换效果良好。     

近地对数周期偶极天线的分析

采用矩量法结合离散复镜像法求解近地对数周期偶极天线的电流分布，用基于驻相法的远场Som-merfeld积分近似公式求解辐射场。在计算广义阻抗矩阵元素时，利用矩阵的互易性和天线阵的结构对称性进行了算法优化，从而大大提高了计算速度。