摘要:2022年1月, 失效的北斗G2卫星被实践21号卫星从地球静止轨道拖入了坟墓轨道. 为了这项捕获任务的安全实施, 需要预先确定北斗G2的旋转状态. 基于过去10 yr的测光观测数据展示了北斗G2卫星自转的演化过程. 根据北斗G2的自转速度和轨道的演化, 确认了在过去的10 yr里发生的6次异常事件. 据推测, 2012年的小碎片碰撞事件, 是随后几年燃油泄漏的导火索. 2017年之后剩余燃油完全释放, 再也没有出现转速异常. 将2014年太阳能帆板损坏和2016年的解体事件后建立的旋转动力学模型外推1 yr, 转轴的标准偏差小于3°, 转速标准偏差为0.11°· s^-1, 能够有效地满足捕获任务时刻旋转状态的精度要求.

摘要:相控阵馈源(Phased array feeds, PAFs)接收机作为下一代微波接收机, 为大口径射电天文望远镜的射电干扰(Radio Frequency Interference, RFI)缓解工作带来了新的解决方法. PAFs接收机对射电望远镜焦平面的电磁波进行空域采样, 返回时域阵列信号, 使用最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response, MVDR)波束合成器可以自适应地识别RFI的方向, 同时抑制RFI在输出信号中的功率, 从而达到提升射电望远镜灵敏度的效果. 仿真结果表明MVDR波束合成器对有源高能量的射电干扰有很强的识别能力和一定程度的缓解能力, 同时, 该波束合成器对各阵元信道中加性噪声累积引起的无源干扰有很强的抑制能力, 因此, PAFs接收机的MVDR波束合成器可以增强日益复杂电磁波环境下射电望远镜的抗干扰能力.

摘要:高灵敏度太赫兹探测模块(High Sensitivity Terahertz Detection Module, HSTDM)是中国空间站巡天望远镜的科学载荷之一, 主要开展太赫兹天文观测任务. 该模块的核心是工作在10K温区的氮化铌超导隧道结(Superconductor - Insulator - Superconductor, SIS)混频器, 其低温制冷条件由满足空间应用的两级脉冲管制冷机提供. 能最大限度减小制冷机热负载的低温杜瓦是实现这一空间10K温区制冷环境的关键部件, 且需要适应火箭发射力学振动环境. 主要介绍了这一专用低温杜瓦的结构设计、力学特性仿真分析与试验测试以及热特性仿真分析. 低温杜瓦的基频为189.36Hz, 力学分析结果表明内部支撑结构最大应力小于材料的屈服应力, 振动试验结果表明低温杜瓦结构能够适应力学环境. 低温杜瓦内部结构对制冷机一级冷端的漏热量为1800mW, 对二级冷端的漏热量为20.6mW, 均小于制冷机的制冷量, 热分析结果表明低温杜瓦支撑结构的热设计满足隔热要求. 力热特性研究结果表明该低温杜瓦设计能够满足太赫兹探测模块的空间应用需求.

摘要:对2021年VLBI (Very Long Baseline Interferometry)全球观测系统(VLBI Global Observing System, VGOS)单基线开展的1 h世界时(Universal Time, UT1)加强观测数据进行分析, 结果表明, VGOS单基线测得的UT1与IERS (International Earth Rotation Service) C04序列提供的UT1之差的RMS (Root Mean Square)为25.3μs, 优于传统S/X双频段UT1加强观测(Intensive observation, INT1)试验的28.2μs, 且UT1的平均形式精度提高1倍. 因VGOS单基线1 h观测数目比INT1多1倍, 其测得的UT1受极移误差的影响更加稳定, 每100μas的极移误差将对UT1引入2.8μs的偏移. 此外分析了VGOS 30 min观测数据, 除平均形式精度变差外, UT1测量结果与1 h结果相当, 表明VGOS单基线30 min观测可用于UT1的超快速服务. 同时分析和评估了2021年国内佘山与南山13 m VGOS基线的UT1加强观测能力, 统计得到8次观测的RMS为46.2μs, 平均形式误差为17.7μs, 相比佘山25 m和南山25 m天线的S/X双频观测有显著提升.

摘要:在大科学时代, 大科学工程的建设日益复杂, 设计者需综合考虑设备性能、技术储备、经费、风险、环境等因素才能进行合理决策. 在国内外天文学发展的背景中, 梳理了500m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)概念形成的过程以及FAST团队在其中所做的决策, 包括大望远镜中国方案的设想、先导单元的提出、主动反射面技术的采用等, 并对决策过程进行了分析探讨. FAST诞生于我国与国际天文学发展的互动与融合进程, 实现了从跟进到占据先机的转变, 可为在相关基础薄弱的领域建设大科学工程提供参考.

摘要:太阳磁像仪是开展太阳磁场观测研究的核心仪器, 其中的稳像系统是空间太阳磁像仪的关键技术之一, 针对深空探测卫星系统对载荷重量、 尺寸限制严苛的要求, 设计了基于图像自校正方法的稳像观测系统. 介绍了一套基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)和数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP), 通过基于自相关算法的高精度稳像方法设计, 并结合精确偏振调制、准确交替采样控制等系统软硬件设计, 克服由于卫星平台抖动、 指向误差等因素造成的图像模糊, 实现实时相关、校正、深积分的稳像观测系统. 针对像素尺寸为1Ktimes1K、帧频为20fps的CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)探测器, 实现了1像元以内的实时稳像观测精度. 在完成实验室测试后, 2021年6月18日在国家天文台怀柔太阳观测基地35cm太阳磁场望远镜上开展了实测验证, 结果表明该系统能够有效地完成太阳磁像仪自校正稳像观测, 获得了更高分辨率的太阳磁场数据. 稳像系统的成功研制不仅可以为深空太阳磁像仪的研制提供轻量化、高可靠的精密稳像观测技术方案, 也可以为地面太阳磁像仪提供不依赖于操作系统的便捷观测系统.

摘要:光学波段的``变脸''AGN (changing-look Active Galactic Nucleus, CL AGN)是光谱类型发生变化AGN的统称. 近年来, 越来越多观测证据表明这类现象与中央超大质量黑洞吸积活动有关. 而黑洞吸积率的变化可能会引起喷流的增强或者减弱, 进而导致射电波段观测性质的变化. 在已发表的文献中, 收集了74个光学波段证认的``变脸''AGN、90个``变脸''AGN的候选体. 基于这个目前最大并且选源方式多样化的非完备样本, 探讨了``变脸''AGN在射电波段的观测性质. 从澳大利亚平方公里阵先导设备(Australian Square Kilometre Array (SKA) Pathfinder, ASKAP)和美国甚大阵甚大阵(Very Large Array, VLA)的4大射电巡天观测中, 发现了51个``变脸''AGN (含21个候选体)在0.9--3GHz存在射电波段的对应体, 样本的射电探测率约为41%, 与一般AGN的射电探测率无显著区别. 此外, 分析了这些源的射电谱指数, 发现在1.4GHz和3GHz频段``变脸''AGN相对于一般射电源有较平的射电谱. 该统计结果或可解释为``变脸''AGN存在一些较年轻并且在毫角秒尺度上结构致密的射电喷流活动.

摘要:望远镜的仪器偏振是影响太阳磁场测量的重要因素, 为了获得精确的太阳磁场信息, 对大型太阳望远镜光学系统进行偏振优化设计非常必要. 针对8m中国巨型太阳望远镜(Chinese Giant Solar Telescope, CGST)的偏振设计需求, 提出了基于四镜偏振补偿结构的望远镜折轴光学系统设计方案. 基于偏振光线追迹方法, 分析了该方案仪器偏振在望远镜光瞳和视场上的分布特性以及视场分布特性随望远镜运动和波长的变化. 结果表明, 在He I 1.083μm和Fe I 1.565μm磁敏谱线所在的近红外波段, CGST仪器偏振满足2×10^-4测量精度要求的“无偏振视场”为0.91′, 而在可见光波段该“无偏振视场”为0.5′.

摘要:随着500m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope, FAST)的投入使用, 脉冲星发现的数目激增, 对已知脉冲星物理参数的统计分析具有非常重要的研究意义. 通过分析脉冲星的空间位置、周期、表面磁场强度等相关物理参数, 研究脉冲星的总体性质. FAST在银盘附近也发现了大量脉冲星, 体现其探测能力的优势. 更新了脉冲星周期与周期变化率关系图, 目前已有57颗脉冲星越过经典``死亡线'', 其中5颗是FAST发现的. 最后对脉冲双星系统的物理参数进行统计分析, 脉冲双星系统朝着低偏心率、伴星质量减少的方向演化, 9颗位于``加速线''上方. FAST望远镜将使中国进入脉冲星发现的黄金时期, 会进一步推动脉冲星物理的快速发展.

摘要:宇宙黎明和再电离时期探测是目前宇宙学最前沿科学研究方向之一. 对这一时期的直接探测只能依赖于观测来自这一时期红移后的中性氢21cm信号, 其3种主要探测方式之一是21cm信号全天总功率测量. 在此回顾已有和正在计划中的探测宇宙黎明和再电离时期的低频全天总功率测量实验及其进展, 包括地面射电望远镜如BIGHORNS¹、EDGES²、LACE³、LEDA⁴、MIST⁵、REACH⁶、SARAS⁷ 3、SCI-HI⁸、PRI$^Z$M⁹以及空间低频总功率相关实验如DARE¹⁰、DAPPER¹¹、FARSIDE¹²、鸿蒙计划. 其中, EDGES实验是目前唯一声称观测到疑似宇宙黎明信号的实验, 然而其实验结果与标准宇宙学模型(Λ Cold Dark Matter, ΛCDM)有不符之处. 如果该探测结果被证实, 那么这将是人类第1次探测到宇宙黎明和再电离信号, 从而填补宇宙演化历史的空白.

摘要:彗星是太阳系遗留的原始星子, 研究彗星彗核的演化对理解太阳系其他天体的形成和演化历史具有重要意义. 在太阳的辐射作用下, 彗星携带的挥发性成分会发生升华, 并带动尘埃运动, 造成彗核物质的损失. 因此, 彗核的升华活动对其表面形貌甚至整体形状演化都会产生影响. 从IAU (International Astronomical Union) MPC (Minor Planet Center)获取轨道数据, 并考虑了彗核的自转以及进动, 利用MONET (Mass loss-driven shape evolution model)形状演化模型对短周期彗星做数值模拟, 计算得到了短周期彗星1P/Halley、9P/Tempel 1、19P/Borrelly、67P/C-G (Churyumov-Gerasimenko)、 81P/Wild 2和103P/Hartley 2在一个轨道周期内的太阳辐射能量以及表面侵蚀深度的分布, 结合其动力学参数讨论了自转、进动和公转等特性对其表面水冰升华分布的影响以及造成南北侵蚀差异的可能性.

摘要:近30年来的系外行星探测揭示了行星在宇宙中普遍存在的事实. 为了深入研究适宜生命居住行星的普遍性, 一方面需要了解宜居行星的特性; 另一方面可以通过分析已发现系外行星的分布特征, 推算该类行星在恒星周围的存在几率. 在目前已发现的系外行星中, 凌星法发现的占据了绝大多数, 如Kepler空间望远镜所观测的系外行星共有2344颗. 2018年Kepler正式退役, 其科学团队发布了最终版的Kepler Data Release (DR25), 包含观测季度Q1--Q17的恒星共198709颗. 通过对Kepler数据的分析, 使用逆检测效率法和最大似然分析法两种不同的方法对系外行星半径周期参数空间内的行星生成率进行了估算, 同时将计算样本根据恒星的光谱类型进行分类, 分别估算得到了F、G、K型的Kepler恒星周围的行星生成率及其整体的生成率.对于半径范围1–20 R⊕(R⊕为一个地球半径), 轨道周期范围0.4–400 d的Kepler凌星系外行星, 宿主恒星为F型时逆检测效率法和最大似然法估算得到的行星生成率分别为0.36 ± 0.02和0.47 ± 0.02, 宿主恒星为G型时的行星生成率分别为1.62 ±0.05和1.23 ± 0.04, 宿主恒星为K型恒星时的行星生成率分别为2.61 ± 0.12和2.73 ± 0.13. 而逆检测效率法和最大似然法估算F、G、K型恒星周围存在这类行星的整体生成率分别为1.16 ± 0.03和0.90 ± 0.02. 最后, 对比分析了不同方法以及不同光谱型恒星间的行星生成率差异, 并结合前人研究讨论了该估算结果的可靠性.