分类: 物理学 >> 凝聚态:结构、力学和热性能 提交时间: 2017-01-23
摘要: In this note, we point out that a case of mechano-caloric effect of superfluid $^4$He actually establishes a temporary entropy-decreasing process, which was unnoticed in the past. We show that this process can be used to convert thermal energy from the environment to useful energy in principle, and therefore, the second law of thermodynamics is not an universal law.
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 以CHAMP卫星2001-05-15~2008-12-31期间2755天的加速度计反演热层大气密度数据为基准,对JB2008和MSISE-00两模式误差进行了统计分析。发现两模式整体均高估了热层大气密度,但JB2008精度优于MSISE-00模式,JB2008模式平均相对误差是2.2%,MSISE-00模式平均相对误差是17.6%。对空间环境简要分类,统计各类型事件下热层实测和模式密度的纬度和地方时特性,发现MSISE-00模式具有较好的地方时特性,而JB2008模式具有较好的纬度特性。本研究对细化掌握目前热层密度模式误差特性及改进方向具有一定意义。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 利用2010年6月3日子午工程首次气象火箭探测的温度和风场数据,采用矢端曲线法分别从平流层(20-50 km)和对流层(0-15 km)廓线提取了海南火箭发射场上空准单色惯性重力波参数。火箭探测的平流层(对流层)准单色惯性重力波向上(向下)逆风传播,固有周期为20.1 h(22.4 h),垂直波长为9.5 km (4.0 km),水平波长为2900 km(753 km),垂直群速度 为0.0887(0.0298)m/s,水平群速度 为12.7(3.65)m/s, 为305:1(188:1),前者约为后者1.62倍, 为143:1(122:1),前者约为后者1.17倍。受背景风影响, 与 差别较大。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 量子科学卫星有效载荷激光链路,需要有一条经典的上下行射频高速通信链路作为激光链路的验证对比。本文介绍了量子科学卫星上下行射频链路的物理层硬件设计和算法设计。该链路采用符合CCSDS频谱规范的SRRC-OQPSK作为上行调制类型,上行速率达到1.024Mbps下行采用SRRC-OQPSK和GMSK调制,速率达到4Mbps。经过和多个地面站的对接试验测试结果表明数传通信机的载波捕获灵敏度优于-100dBm,数据解调灵敏度优于-98dBm,AGC能力大于43dB,在-96 dBm接收信号电平条件下的实际传输误码率优于1×10-9。实测结果证明射频信道物理层设计方案满足量子科学实验任务要求。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 中性原子成像仪(NAIS-H)获取的高时空分辨率图像为地球空间磁暴和亚暴过程的各类机制研究提供全景式的空间粒子分布数据;为磁层与电离层耦合、磁层能量耗散等MIT科学研究任务提供重要的数据支撑。探测器的标定是研制过程的一个重要技术环节;是日后空间探测数据分析和反演基本依据。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 相比传统的单点磁场探测,多点磁场协同探测可以同时获得各测点磁场,消除了探测磁场随时间的变化,更好的计算空间电流密度。本文根据由多点磁场反演计算空间电流密度的计算方法,开展了数值仿真分析,分析了卫星编队数量、卫星编队构型、卫星定位偏差、卫星姿态测量误差、磁场测量误差、外部磁场强度、外部电流密度等对电流反演误差的影响。仿真结果表明,5星编队优于4星编队,在5星编队条件下,卫星姿态测量误差和外部磁场强度是反演误差的主要来源,卫星编队构型也是反演误差的重要来源。根据仿真结果,当卫星姿态误差0.001°、编队尺度约100km时,赤道区域电流密度反演相对误差约24%。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: GRO(Global Navigation Satellite System Radio Occultation)和LRO(Low Earth Orbit Radio Occultation)联合组网探测地球大气是无线电掩星探测技术的主要发展方向。本文介绍了掩星事件的数学判据,并仿真分析了LEO卫星主要轨道参数对GRO和LRO掩星事件数量和全球分布情况的影响。研究表明:卫星轨道越低GRO掩星事件越多;轨道倾角在30°和75°之间时,GRO掩星事件较多,全球覆盖率也越大;用极轨卫星进行LRO掩星探测时,LRO掩星事件较均匀地分布在各纬度带。研究成果对GRO和LRO联合星座设计具有参考价值。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 为了分析行星大气在微波-亚毫米波波段的辐射传输特性,利用逐线积分方法计算大气环境中各气体成分在微波-亚毫米波波段的吸收系数。基于HITRAN数据库中各气体分子的跃迁频率、线强等参数,有效模拟了各气体分子在1-3THz频率范围内的吸收特征,并与现有地球大气微波辐射传输模式进行对比。作为特例,分析了地球和火星大气的组成及特性,利用辐射传输方程,进行了地球大气辐射传输亮温仿真,为后续行星大气成分探测频带的选择及廓线反演提供模型及理论依据。
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: 2017-01-22
摘要: 2014年1月上中旬高纬平流层发生弱增温事件,增温幅度约25K,纬向西风减弱并于2月初转向。行星波被认为在平流层爆发性增温(SSW)事件产生中扮演重要角色。因此,利用北半球近东经120度链上中低纬5个流星雷达探测的风场数据,研究了此事件中增温发生前和发生期间中间层和低热层区(MLT)大气风场的行星波状况。结果显示,极区平流层增温前MLT区大气呈现出明显增强的准16日波动,增温达最大时,16日波也最强。这表明了中低纬MLT区的行星波变化与SSW事件存在一定的耦合关系。进一步,利用欧洲中心平流层再分析资料数据分析了SSW期间北半球平流层的波动和零风线状况,发现平流层准16日波和零风线随时间由低纬向高纬移动,暗示着16日波与SSW之间存在某种动力学联系。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: SET效应已经成为威胁航天器可靠性的重要因素,本文对激光SET效应的影响因素及加固方式进行了研究。文章实验测量了不同辐照位置、不同激光能量和不同激光聚焦深度对SET脉冲的影响。并根据其最恶劣情况,进行Hspice电路级仿真,研究不同参数的减缓电路对SET脉冲的减缓作用。最后实验验证该减缓电路的加固效果。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 利用瑞利激光雷达观测数据分析了北京地区35-70km高度范围内大气温度和重力波活动的季节变化。北京地区30-70km高度范围内的大气温度有明显的年周期变化。平流层顶最高温度出现在6、7月份,大约为270K。中间层70km高度上最低温度也出现在6、7月份,大约为200K。以2014年10月14日晚为例,分析发现50km以下重力波势能能量存在耗散,而在50km以上重力波近乎无耗散地向上传播。通过对比35-50km高度范围内的平均势能密度对北京地区重力波活动强弱的季节变化进行了研究。北京上空重力波活动强度具有明显的年周期变化,冬季平均势能密度为 ,夏季为 ,冬季重力波活动强度约为夏季的两倍。还给出了春、夏、秋、冬四个季节重力波势能密度随高度的变化,并分析了北京地区重力波在不同季节、不同高度上的耗散情况。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 本文分析了日冕中性原子观测的科学意义和观测方法,提出采用编码调制的方法进行日冕中性原子成像,并依据科学指标完成了整个仪器的初步方案。仪器测量中性原子能量从0.5MeV/u到6MeV/u、视场范围为 。利用高压静电偏转电极板去除掉测量范围以内带电粒子,并利用m序列编码调制栅网和硅半导体构成成像结构,最后结合电子学共同实现仪器。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 利用中国廊坊站(39°N,117°E)流星雷达在2012年4月1日至2013年3月31日期间的水平风场观测数据,分析了廊坊上空中间层和低热层(MLT,80-100 km)大气平均纬向风、经向风的变化规律,结果表明平均纬向风和经向风都表现出明显的季节变化。平均纬向风在冬季MLT盛行西风,极大值位于中间层,随高度增加西风减弱;夏季中间层为东风,低热层则为强西风,风向转换高度位于~82km;春、秋季为东季节和夏季特征转换的阶段。平均经向风在冬季以南风为主,在夏季盛行北风。平均纬向风和经向风在春、秋两季主要表现为过渡阶段。流星雷达观测结果与WACCM4模式和HWM93模式模拟的气候变化特点基本一致。WACCM4模式风场偏大,而HWM93模式风场偏小。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 本文选择参数化的电离层热层理论模型TIEGCM作为背景模型,基于COSMIC 掩星观测的电子密度廓线数据,应用集合卡尔曼滤波方法建立了全球电离层电子密度同化模型,实现了全球电离层的电子密度同化。同化结果表明,该同化模型能将观测资料有效地同化到背景模式中,获得全球三维电离层电子密度。与背景模式相比,同化得到的电子密度相对于观测值的偏差显著下降。此外,分组同化与同时同化的结果对比显示,平均偏差改善基本一致,同时同化后的标准偏差在峰值高度以上略有减小。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 碎片清除飞行器异面变轨要消耗大量燃料。该文从气动辅助异面变轨优化设计及设计参数对变轨性能影响分析出发,旨在分析优化气动辅助异面变轨与双脉冲霍曼轨道转移相比燃料节约量。分析研究了不同高度差轨道间实施气动辅助变轨对燃料节约量的影响。地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit, GEO)与低地轨道(Low Earth Orbit, LEO)间气动辅助变轨优化速度增量约为1.55km/s、质量面积比172 kg/m2、比冲310 、轨道倾角变化16°时燃料节约率约为45%。对比研究了不同轨道高度差的LEO轨道间实施气动辅助变轨的燃料节约情况。结果表明:随着轨道高度的增加,气动辅助优化效率逐渐降低;相同高度轨道间实施异面变轨,随着轨道倾角的增加气动辅助变轨燃料节约率增大;当轨道倾角小于5°时,采用气动辅助变轨和双脉冲变轨燃料消耗量相等。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 太阳质子事件通量的预测对航天器的抗辐射加固设计和宇航员的出舱活动都具有非常重要的意义。针对1年以下的航天任务,我们利用经验统计的方法,确认了太阳活跃年和太阳平静年期间,1-365天不同时间段内太阳质子事件大于10MeV、大于30MeV和大于60MeV的质子事件积分通量符合对数正态分布,且通量对数的标准偏差 和期望值 随任务期时间的变化满足对数函数形式。以此为基础,我们构建了太阳质子通量的中短期预报模型。该模型能够针对太阳活跃年和太阳平静年,给出一定置信度下1-365天不同时间内大于10MeV、大于30MeV和大于60MeV的质子事件通量分布,从而为执行中短期航天任务提供太阳质子事件通量的预测,以规避不必要的风险。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 长期的高能电子辐照会对Si-PIN传感器的探测性能造成影响,为了考核在轨八年以上的载荷寿命要求指标,采用电子辐照源模拟空间电子环境对半导体传感器进行辐照试验,试验结果表明:传感器在接收7.64×1014的辐照剂量情况下,传感器的能量响应能力未发生改变,计数效率稍有下降;随着辐照剂量的增大,虽然传感器的漏电流不断增大,但噪声水平较平稳,传感器的性能不影响载荷的工作指标。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 太阳极紫外成像光谱仪是观测太阳的重要仪器,传统的极紫外成像光谱仪无法做到实时观测大范围的太阳活动,而“无缝成像”这一革命性技术使得光谱仪能够同时获得大视场范围内的太阳空间信息和光谱信息。经过分析国际上无缝成像光谱仪成果,结合国内的技术水平,提出了一种新的光学设计思路,并通过模拟数据重建证明了其能够大幅提高多普勒速度反演的准确性,极大地提高了观测数据的可信度,推动空间天气学研究。
分类: 地球科学 >> 空间物理学 提交时间: 2017-01-22
摘要: 本文基于高频多普勒观测研究表明中纬地区的白天出现了表征扩展F现象的散开回波描迹,同时也记录到了与之相伴随或之前或后随出现的其他电离层扰动。结果表明日间类扩展F现象具有如下几方面的特征:1)出现时间几乎覆盖整个白天时段:上午时段、从上午到中午时段以及下午时段;2)形态特征表现为回波的散开(与夜间扩展F相似),散开回波的频移多倾向于正向偏移,有时与行进电离层扰动(TIDs)相互伴随,但该TIDs不具备之前报道的台风激发的TIDs特征,也存在没有TIDs伴随的,但散开幅度也可以很大;3)持续时间较长,最长可持续大约5小时;4)与其他电离层扰动(如TIDs,太阳耀斑等)相互伴随出现。这些特征表明高频多普勒是探测能够对日间类扩展F现象进行很好的观测研究。出现在白天的回波散开现象虽然是偶发事件,且发生率极低,但其发生时间及出现区域的广泛性充分体现了该现象对空间天气的影响具有不可忽视的重要性。