• 2023年第64卷第4期文章目次
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    • 采用光学指向系统建立天马13m望远镜指向模型

      2023, 64(4):38. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.04.001

      摘要 (172) HTML (0) PDF 1.88 M (525) 评论 (0) 收藏

      摘要:描述了采用光学望远镜辅助天马13m射电望远镜进行指向测量以及建立指向误差修正模型的方法. 对于小口径望远镜, 指向校准目标源比较少, 用射电法建立指向模型难以覆盖全天区. 利用上海天文台天马13m射 电望远镜进行光学望远镜辅助射电望远镜指向测量研究, 在13m天线背架上安装一套光学指向系统, 获得了优 于3$''$的重复测量误差. 此外, 通过对影响天线指向因素的分析, 建立了包含8个误差项的指向误差修正模型以及 光轴和电轴偏差模型. 将指向模型代入天线伺服控制系统, 对校准目标射电源进行十字扫描, 得到指向样本残差约 为5$''$. 该研究可以为实现高精度指向建模提供一种参考方法.

    • 带电测试粒子在磁化史瓦西黑洞中的混沌运动

      2023, 64(4):39. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.04.002

      摘要 (80) HTML (0) PDF 6.58 M (414) 评论 (0) 收藏

      摘要:当史瓦西黑洞周围存在渐近均匀的外部磁场时, 描述带电粒子在史瓦西黑洞附近运动的哈密顿系统会变为不可积系统. 类似于这样的相对论哈密顿系统不存在有显式分析解的2部分分离形式, 给显式辛算法的构建和应用带来困难. 近一年以来的系列工作提出将相对论哈密顿系统分解为具有显式分析解的2个以上分离部分形式, 成功解决了许多相对论时空构建显式辛算法的难题. 最近的工作回答了哈密顿系统显式可积分离数目对长期数值积分精度有何影响、哪种显式辛算法有最佳长期数值性能这两个问题, 指出哈密顿有最小可积分离数目即3部分分裂解形式并且应用于优化的4阶分段龙格库塔显式辛算法可取得最好精度. 由此选择上述数值积分方法并利用庞加莱截面、最大李雅普诺夫指数和快速李雅普诺夫指标研究在磁化史瓦西黑洞附近运动的带电粒子轨道动力学. 结果显示: 针对某特定的粒子能量和角动量, 较小的外部磁场很难形成混沌轨道; 较大的正磁场参数容易使轨道产生混沌, 并且随着磁场的增大, 轨道的混沌程度也随之加强; 粒子能量适当变大也可以加剧混沌程度, 但负磁场参数和粒子角动量变大都会减弱混沌.

    • NGC 3603星团中的大质量逃逸双星

      2023, 64(4):40. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.04.003

      摘要 (98) HTML (0) PDF 1.87 M (408) 评论 (0) 收藏

      摘要:非团环境中的大质量恒星以及大质量双星的起源是理解大质量恒星形成和演化的关键问题之一. 年轻大质量星团内的动力学交会过程是产生大质量逃逸星的重要途径之一. 选取了银河系内年轻大质量星团NGC 3603外围的两个碰撞星风系统候选体MTT68A和MTT71作为研究对象, 通过分析Chandra X射线观测以及Gaia第2批数据发布(DR2)中的天体测量结果, 研究它们作为相互作用的大质量双星系统的起源. X射线数据的分析表明, 它们的X射线能谱中存在Fe XXV发射线成分; 相较于普通O型星, 以双温等离子体模型拟合得到偏高的高温成分温度($\gtrsim$2.0keV), 并且X射线光度与热光度的比值也较高($\gtrsim$105.8). 以上能谱特征进一步佐证了它们是碰撞星风系统的解释. 根据Gaia DR2数据库中的自行信息, MTT71有着与NGC 3603整体相近的自行值,表明它很可能是与星团相伴形成. 而相对NGC 3603整体, MTT68A存在4.1 mas· yr-1的相对自行, 且其反方向指向星团中心附近. 这一自行结果表明MTT68A很可能是一个从星团核心区域抛出的大质量双星系统, 根据MTT68A到星团中心的投影距离和相对自行大小估算这一抛射过程大概发生在20 kyr前. 可能的动力学机制为三体或四体相互作用, 在星团另外一侧搜寻具有反向相对自行的大质量恒星将有助于验证这一推断.

    • 基于100 nm砷化镓pHEMT工艺的C波段宽带低噪声放大器芯片

      2023, 64(4):41. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.04.004

      摘要 (100) HTML (0) PDF 2.22 M (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为射电天文接收机系统的关键器件, 低噪声放大器的噪声和增益性能对接收机系统的灵敏度有重要影响. 采用100nm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管(pseudomorphic High Electron Mobility Transistor, pHEMT)\lk工艺, 研制了一款可覆盖C波段(4--8GHz)的低噪声放大器(Low Noise Amplifier, LNA). 所设计的LNA采用3级共源级联放大拓扑结构, 栅极、漏极双电源供电. 常温下测试表明, 该LNA在4--8GHz频段内平均噪声温度为\lk60K, 在5GHz处获得最低噪声温度50K, 通带内增益($31\pm1.5$)dB, 输入输出回波损耗均优于10dB, 芯片面积为$2.1\times1.1$mm2, 可以应用于C波段射电天文接收机以及卫星通信系统等.

    • 空间碎片轨道预报中动力学模型基准的选取

      2023, 64(4):42. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.04.005

      摘要 (116) HTML (0) PDF 2.14 M (475) 评论 (0) 收藏

      摘要:在不同的轨道预报场景中, 使用的动力学模型也不同. 例如, 在低轨空间碎片的预报中大气阻力是十分重要的摄动力, 而到了中高轨, 大气阻力就可以忽略不计. 如何为不同轨道类型的空间碎片选择最优(满足精度要求下的最简)动力学模型还没有系统、详尽的研究. 将对不同精度需求、不同轨道类型下的大批量轨道进行预报, 通过比较不同动力学模型下的预报结果, 给出各种预报场景的最优动力学模型建议. 可以为不同轨道类型的空间碎片在轨道预报时选择基准动力学模型提供参考或标准.

    • 超导SIS混频器空间应用发射锁定机构热胀特性测量研究

      2023, 64(4):43. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.04.006

      摘要 (51) HTML (0) PDF 1.59 M (375) 评论 (0) 收藏

      摘要:高灵敏度太赫兹探测模块(High Sensitivity Terahertz Detection Module, HSTDM)是中国空间巡天望远镜---巡天光学设施的后端模块之一, 其核心探测器采用可工作于10K温区的氮化铌超导SIS (Superconductor Insulator Superconductor)混频器. 超导SIS混频前端的锁定机构在力学和热学方面需相应的特殊设计, 以应对发射阶段的力学振动以及工作运行阶段的隔热要求. 为了确认在80K温区锁定机构与混频器前端有效分离, 针对超导SIS混频前端发射锁定机构所用特氟龙材料热胀特性, 开展基于低温LVDT (Linear Variable Differential Transformer)测量和标记划痕法测量以及两种测量方法交叉验证. LVDT实验测量结果表明特氟龙材料收缩率随温度变化与理论模型基本一致, 在80K测得材料收缩率为1.86%. 据此分析, 超导SIS混频前端锁定机构在\lk 80K温度下可与10K冷级的超导SIS混频前端实现有效分离.

    • 基于智能优化算法的小天体初轨确定

      2023, 64(4):44. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.04.007

      摘要 (82) HTML (0) PDF 1.55 M (506) 评论 (0) 收藏

      摘要:经典的初轨确定方法包括Laplace方法和Gauss方法以及它们的各种变化形式. 除这些经典方法之外, 基于当今光学观测数据的特点, 学者们也陆续提出了一些其他的初轨确定方法, 包括双r (目标距离观测者的距离)方法和可行域方法. 双r方法的一种实现方式是通过猜测某两个时刻(通常是定轨弧段的首、末时刻)目标离观测者的距离, 结合观测者在空间中的位置矢量, 即可求解相应的Lambert弧段作为目标轨道的初始猜测. 进一步, 以其他观测时刻的RMS (Root Mean Square)为优化变量可以改进初始猜测从而确定初轨. 可行域方法则是针对一组初始观测参数(包括赤经、赤纬及其变率), 根据一些初始假设将目标(离观测者的)距离及其变率约束在可行域内, 并通过三角划分逐步逼近的方式寻找到使观测RMS最小的猜测解. 针对一系列模拟观测数据以及实测数据, 将智能优化算法(粒子群算法)应用于这两种初轨方法, 并将结果与改进的Laplace算法的结果进行比较. 由于双r方法不仅可以用于短弧定轨还可用于长弧关联, 所以进一步给出了针对长弧段数据的关联结果.

    • 基于CSST多色测光的时序测光精度分析

      2023, 64(4):45. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.04.008

      摘要 (84) HTML (0) PDF 2.94 M (570) 评论 (0) 收藏

      摘要:中国巡天空间望远镜(Chinese Survey Space Telescope, CSST)是中国的首个大型空间光学望远镜, 将对包括系外行星探测在内的诸多科学目标开展研究, 有望取得前沿科学进展. 时序测光精度是CSST重要的性能指标, 受到物理噪声和仪器噪声的影响, 需要通过数值模拟对其分析和评估. 模拟基于目前公布的CSST主要技术参数, 建立了时序的恒星信号和噪声模型, 以CSST的i波段为例, 分析凝视观测模式下的测光精度. 通过数值仿真, 展示了孔径测光中各项噪声的贡献, 特别是由指向抖动和像素响应不均匀性导致的抖动噪声. 模拟结果还给出了测光孔径的推荐范围. 为了获得更高的信噪比, 可以减小仪器抖动振幅和像素不均匀性, 或者采用参考星较差测光的方式. 结果为CSST后续的时序测光精度与不同指标参数的相关性分析、系外行星探测能力评估以及测光数据处理提供了模拟数据的支撑.

    • 天体运动的轨道偏心率研究概述---从恒星系统到行星系统

      2023, 64(4):46. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.04.009

      摘要 (152) HTML (0) PDF 6.39 M (567) 评论 (0) 收藏

      摘要:偏心率是描述天体运动轨道的重要参数之一, 能够为揭示天体的动力学演化提供重要线索, 进而帮助理解天体形成与演化的过程及背后的物理机制. 随着天文观测技术的不断发展, 人们对于天体运动轨道的研究已经走出太阳系, 包含的系统也从大质量端的恒星系统延伸到了低质量端的行星系统. 聚焦天体轨道偏心率研究, 回顾了目前在恒星系统(包括主序恒星、褐矮星以及致密星)和行星系统(包括太阳系外巨行星以及``超级地球''、``亚海王星''等小质量系外行星)方面取得的进展, 总结了不同尺度结构下偏心率研究的一些共同之处和待解决的问题. 并结合当下和未来的相关天文观测设备和项目, 对未来天体轨道偏心率方面的研究工作进行了展望.

    • 北斗三号卫星精密定轨中的光压模型研究

      2023, 64(4):47. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.04.010

      摘要 (80) HTML (0) PDF 2.62 M (444) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于在轨运行的BDS (BeiDou Navigation Satellite System)卫星, 太阳光压是作用在卫星上主要的非引力摄动. 受多种因素的影响, 太阳光压摄动力难以精确建模, 是BDS卫星精密定轨和轨道预报过程中重要的误差来源. 由于ECOMC (Empirical CODE Orbit Model 1 and 2 Combined)模型兼顾了ECOM1 (Empirical CODE Orbit Model 1)和ECOM2 (Empirical CODE Orbit Model 2)模型的特点, 在模型中引入了较多的待估参数, 使得参数之间存在强相关性. 针对ECOMC模型的这一缺陷, 文中收集了2019年1月至2022年4月武汉大学分析中心提供的BDS-3卫星精密星历, 采用动力学轨道拟合方法得到了ECOMC模型的13个光压参数. 通过对该模型的光压参数进行时间序列分析, 分别给出了BDS-3 IGSO (Inclined Geosynchronous Orbit)和MEO (Medium Earth Orbit)卫星光压模型的参数选择策略. 并利用轨道拟合和轨道预报试验, 验证了光压模型参数选择策略的合理性. 结果表明, 采用改进型ECOMC模型进行BDS-3 IGSO和MEO卫星轨道拟合的效果最佳, 同时, 也能够提升BDS-3 IGSO和MEO卫星中长期轨道预报的精度.

    • 黑洞双星的B型QPO频率与幂律通量的相关性的解释

      2023, 64(4):48. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.04.011

      摘要 (70) HTML (0) PDF 1.12 M (332) 评论 (0) 收藏

      摘要:观测表明, 黑洞双星的B型准周期振荡(Quasi-Periodic Oscillation, QPO)频率与幂律通量之间存在正相关性. 试图基于阿尔文波振荡模型定量解释该相关性. 标准薄吸积盘辐射通量极大值处的阿尔文波振荡产生QPO. 标准薄盘上的软光子与冕或喷流基部的热电子介质发生逆康普顿散射产生幂律通量. 通过吸积率的连续变化, 得到QPO频率与幂律通量关系的分析解和数值解. 模拟得到的相关性在合理的参数范围内与观测值相吻合. QPO频率与幂律通量的正相关性可以理解为, 较强的磁场导致较高的阿尔文波频率和较高的电子温度从而得到较高的幂律通量. 结果表明B型QPO可能与吸积盘或喷流中的环向磁场的活动有关.

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