• 2023年第64卷第5期文章目次
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    • 基于暗物质粒子探测卫星的宇宙线直接探测研究

      2023, 64(5):49. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.05.001

      摘要 (338) HTML (0) PDF 2.24 M (491) 评论 (0) 收藏

      摘要:高能宇宙线的起源、加速和传播是重大的前沿科学问题, 回答该问题需要对宇宙线的能谱、各向异性以及各类高能天体电磁辐射进行精确观测. 通过空间粒子探测器对宇宙线各成分能谱的直接测量是研究宇宙线物理问题的重要手段. 中国于2015年底发射并持续运行至今的暗物质粒子探测卫星以其大接受度、高能量分辨率等特点, 在宇宙线直接探测方面取得了系列重要成果, 揭示出质子、氦核、硼碳和硼氧比例等宇宙线能谱的新结构, 为理解宇宙线起源等科学问题提供了新的依据. 介绍了暗物质粒子探测卫星的仪器设置、运行状况、科学成果及其物理意义.

    • 任意倾角的共轨运动研究

      2023, 64(5):50. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.05.002

      摘要 (246) HTML (0) PDF 3.39 M (498) 评论 (0) 收藏

      摘要:共轨运动天体与摄动天体的半长径相同, 处于1:1平运动共振中. 太阳系内多个行星的特洛伊天体即为处于蝌蚪形轨道的共轨运动天体, 其中一些高轨道倾角特洛伊天体的轨道运动与来源仍未被完全理解. 利用一个新发展的适用于处理1:1平运动共振的摄动函数展开方式, 对三维空间中的共轨运动进行考察, 计算不同初始轨道根数情况下共轨轨道的共振中心、共振宽度, 分析轨道类型与初始轨道根数的关系. 并将分析方法所得结果与数值方法的结果相互比较验证, 得到了广阔初始轨道根数空间内共轨运动的全局图景.

    • 倾角函数展开及其在分析法轨道预报中的应用

      2023, 64(5):51. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.05.003

      摘要 (66) HTML (0) PDF 1.16 M (391) 评论 (0) 收藏

      摘要:田谐项摄动是分析法轨道预报中的重要部分, 其中包含大量倾角函数及其偏导数的计算. 由于具有精度更高、速度更快的优点, 倾角函数一般通过递推方法计算. 以文献中提出的改进Gooding方法为基础, 将其给出的程序稍加改进, 在计算2--50阶倾角函数时缩短了约24%的计算时间. 考虑到分析法预报过程中轨道平倾角变化很小, 以泰勒展开式计算倾角函数, 可极大提高计算速度, 较大程度地减小分析法预报耗时, 且引力场阶次越高, 减小幅度越大, 取50阶时预报耗时缩短了48%. 另一方面, 以2阶展开式计算倾角函数时, 与改进Gooding法相比, 分析法预报星历偏差很小. 对于500km高度的低轨卫星, 分别以改进Gooding法和2阶泰勒展开式计算倾角函数, 预报3天, 当地球引力场阶次不高于50时, 二者预报星历偏差RMS (Root Mean Square)低于1mm, 且随着轨道高度的增加, 预报星历偏差RMS逐渐减小.

    • 类星链卫星星座轨道的分析及设计

      2023, 64(5):52. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.05.004

      摘要 (75) HTML (0) PDF 3.64 M (456) 评论 (0) 收藏

      摘要:卫星星座对于通信、导航、对地观测等卫星系统中有比较广泛的应用, 可以提供较好的地面覆盖, 更好地满足系统的需求. 在各类卫星星座中, Walker星座的应用比较广泛. 这类星座设计相对简单, 地面平均覆盖性能较好, 可用于导航卫星、低轨通信卫星的星座设计. 虽然Walker星座的地面平均覆盖性能较好, 但卫星的星下点轨迹一般并不重合. 更重要的是, 当多个Walker星座协同工作时, 如果要保证星座间整体同步且轨道平面具有相同的进动速率$\Omega_1$, 那么即使稍稍改变其他星座的轨道倾角, 轨道半长径a也会出现相当大的变化. 据此, 美国太空探索(SpaceX)公司在其星链(Starlink)卫星星座中调整了设计思路, 以不同星座间具有相同的回归周期(Nday天内完成Norb个轨道周期)为依据, 实现了多层(shell)运动同步的星座设计, 并且在同层星座内所有卫星具有相同的星下点轨迹. 根据SpaceX公司公布的专利, Starlink星座第2期3层轨道的星座即采用这种设计方案. SpaceX在其专利文档中公布并主张了上述理念和特性, 但没有提供设计思路和技术细节. 以此为基础, 探讨可能的``类星链'星座设计思路, 并在此基础上分析这类星座中星间链路的选择策略及特性.

    • CEMP星HE1005-1439中子俘获元素天体物理来源的研究

      2023, 64(5):53. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.05.005

      摘要 (55) HTML (0) PDF 884.29 K (425) 评论 (0) 收藏

      摘要:HE1005-1439是一颗金属丰度极低([Fe/H] ~ - 3.0)的碳增丰贫金属星(Carbon Enhanced Metal-Poor,CEMP), 该星的s-过程元素显著超丰([Ba/Fe] = 1.16±0.31, [Pb/Fe] = 1.98±0.19), 而r-过程元素温和超丰([Eu/Fe] = 0.46±0.22), 使用单一的s-过程模型和i-过程模型均不能拟合该星中子俘获丰度分布. 采用丰度分解的方法探究该星化学元素的天体物理来源可有助于理解CEMP星的形成和化学演化. 利用s-过程和r-过程的混合模型对其中子俘获元素的丰度分布进行拟合, 发现该星的中子俘获元素主要来源于低质量低金属丰度AGB伴星的s-过程核合成, 而r-过程核合成也有贡献.

    • 面向单脉冲信号分类的集成特征选择与评价

      2023, 64(5):54. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.05.006

      摘要 (160) HTML (0) PDF 960.16 K (353) 评论 (0) 收藏

      摘要:受大量射频干扰信号影响, 快速从海量观测数据中准确识别出单脉冲信号已成为天文数据处理的一项重要任务, 而设计和提取有效数据特征, 是利用机器学习进行单脉冲信号高效识别的决定因素. 针对如何选择最优特征, 进而提升单脉冲信号的分类精度这一关键问题, 设计了面向单脉冲信号分类的集成特征选择方法. 方法首先混合单脉冲信号的参数特征、统计特征和抽象特征, 然后分别利用5种单一特征选择方法选出各自的最优特征集, 最后利用贪心策略对5种单一方法获取的最优特征集进行集成筛选, 获取最优集成特征集. 实验表明, 最优特征集合既包含统计特征也包含抽象特征. 在相同特征数量下, 利用集成特征选择比单一特征选择能获得更高的模型精度, 可使F1值最高提升1.8%. 在海量数据背景下, 集成特征选择对减少特征数量、提升分类性能和加快数据处理速度具有重要作用.

    • NTSC时频比对中的Galileo E3总时延校准

      2023, 64(5):55. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.05.007

      摘要 (55) HTML (0) PDF 1.78 M (498) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提升时间传递链路的可靠性, 国际权度局(Bureau International des Poids et Mesures, BIPM)自\lk2020年起将Galileo时间比对正式作为UTC (Coordinated Universal Time)计算的备份链路, 因此对接收机Ga-lileo信号时延校准是全球各守时实验室参与UTC链路的必要工作. 以德国物理技术研究院(Physikalisch-Tech-nische Bundesanstalt, PTB)和中国科学院国家授时中心(National Time Service Center, NTSC)已校准的GPS (Global Positioning System)链路为参考, 将PT09接收机设为参考站, 对NTSC的NT02和NT05两台不同型号接收机的Galileo E3 (Galileo E1&E5a)总时延进行校准并验证. 结果表明: NT02和NT05 Galileo E3总时延分别为74.6ns和46.5ns, 校准不确定度均为3.5ns, 且校准时延比较稳定; NT02和NT05校准后与其他守时实验室已校准接收机的GPS P3和Galileo E3链路的共视比对结果基本一致; 以NTP3与其他实验室接收机GPS P3链路的共视比对结果为参考, 其偏差均值均小于1.5ns, 在校准不确定度范围内.

    • 有高程数据库支持的弹道预警信息生成方法

      2023, 64(5):56. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.05.008

      摘要 (174) HTML (0) PDF 1.01 M (413) 评论 (0) 收藏

      摘要:在基于目标轨道运动特征的预警信息推算中, 引入高程信息库的支持, 使对地球的假设从参考椭球体变为更真实的形态, 并探讨在此情况下提高发、落点位置和时刻的预报精度的方法. 采用数字高程模型进行的数值实验结果表明, 在原方法的基础上增加少量高程迭代计算的情况下即可提高预报精度, 发、落点位置高程越高的地区精度提高越明显.

    • 快速射电暴光学对应体在中国未来大视场望远镜中的可探测性分析

      2023, 64(5):57. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.05.009

      摘要 (185) HTML (0) PDF 10.82 M (457) 评论 (0) 收藏

      摘要:快速射电暴是近年来发展最快的天文学科之一. 理论上, 快速射电暴可能存在毫秒到小时时标的光学\lk对应体. 快速射电暴光学对应体有可能在中国未来大视场望远镜中探测到, 例如: 中国空间站工程巡天望远\lk镜(China Space Station Telescope, CSST)、中国科学技术大学和紫金山天文台合作的2.5m大视场巡天望远镜(Wide Field Survey Telescope, WFST)和地球2.0 (Earth 2.0, ET)等. 快速射电暴光学对应体通常分为毫秒时标光学对应体、小时时标光学对应体和光学余辉. 前两者可产生于快速射电暴的高能外延或是快速射电暴的射电辐射与高能电子的逆康普顿散射, 探测率与光学-射电流量比$\eta_\nu$关系密切. 对于毫秒时标光学对应体, 最理想情况下WFST、CSST和ET的探测率可以达到每年上百个. 当$\eta_\nu$~10-3时, WFST、CSST的年探测率仅 为1个的量级, ET的年探测率为19.5个. 对于小时时标光学对应体, 最理想情况下超新星遗迹的年龄为5年且$\eta_\nu$约为10-6时, 年探测率可到100以上. FRB 200428的X射线对应体表明, 快速射电暴可能产生相对论性外流并且与星际介质相互作用产生光学余辉. 结合快速射电暴的能量、在宇宙中的分布以及标准余辉模型, 可以对快速射电暴余辉的可探测性进行研究. 当总能量-射电能量比与FRB 200428类似(ζ = 105)时, CSST、WFST和ET的 年探测率分别为1.3、1.0和67个.

    • 一种基于全天相机组网的区域火流星监测网的实现和应用

      2023, 64(5):58. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.05.010

      摘要 (137) HTML (0) PDF 3.34 M (461) 评论 (0) 收藏

      摘要:流星监测网是小尺寸近地小天体撞击监测、判断陨石落点的主要工具. 提出了一种基于多站布局的全天视频相机组网监测系统, 并在江苏及周边构建了一个区域级原型系统, 实现了火流星监测组网控制、视频数据采集、数据处理及流星体定轨的完整流程. 通过1yr的实测运行表明, 该系统可观测流星极限视星等为-1.0等, 可以实现绝对星等-2.5等流星的完备检测; 根据监测数据得到火流星通量为2.68×10-7km-2 ·h-1;群流星和偶发流星占比分别为46%和54%,偶发流星中类小行星轨道和类彗星轨道比例分别为27.1%和72.9,统计结果与国际主要流星监测网相接近,验证了监测网系统在实际组网使用中的监测能力.

    • 空间碎片多源数据融合定轨软件SPODFMD简介

      2023, 64(5):59. DOI: 10.15940/j.cnki.0001-5245.2023.05.011

      摘要 (123) HTML (0) PDF 1.68 M (523) 评论 (0) 收藏

      摘要:空间碎片多源数据融合定轨软件SPODFMD (Space debris Precise Orbit Determination Fusing Multi-source Data)是由紫金山天文台卫星精密定轨团组自主研发的一款数值法编目定轨软件, 目的是解决国内空间碎片监测网获取的多源数据融合问题. 软件设计初期, 充分调研了国内主流空间碎片监测设备. 考虑到空间碎片轨道和物理特征的复杂性、大量碎片轨道更新对计算效率的要求以及工程应用对稳健性的要求等现实因素, 在定轨算法中集成了具有自主知识产权的地球重力势及其偏导数无奇点快速算法、无奇点DTM94 (Drag Temperature Model)大气密度模型及其偏导数的解析表达方法、大偏心率轨道密集星历精密快速计算算法以及稳健的自适应加权方法等. 结合软件工程设计理论, 目前已实现了14种主流设备获取数据的任意融合, 并取得了典型场景下的秒级定轨速度, 适用于高、中、低轨和各种偏心率特点的全轨道碎片, 且不存在计算奇点和极性奇点, 经初步测试证实了SPODFMD软件的多源性、高效率、通用性和稳健性效果.

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