空间天文望远镜自适应精密稳像闭环控制

针对空间天文望远镜低频段视轴扰动补偿问题,提出了一种基于主动光学技术的自适应精密稳像闭环控制方法。该方法以精细导星仪(Fine Guide Sensor,FGS)为高精度视轴扰动检测器,以四点支撑压电驱动大口径快摆镜机构(Fast Steering Mirror,FSM)为视轴扰动补偿器。首先,采用位置式PID控制器串联积分环节进行精密稳像闭环控制,得到补偿FGS检测出的二维视轴扰动所需FSM的二维摆动角度,进而根据驱动结构转换为每个支撑点的压电陶瓷执行器(Piezoelectric actuators,PZT)的伸缩量。然后,利用基于广义Bouc-Wen逆模型的压电动态迟滞前馈补偿方法进行高精度的压电陶瓷执行器定位控制。最后,根据有监督的Hebb学习规则,利用具有自学习和自适应能力单神经元对PID控制器参数进行调整,从而得到最优控制器参数。实验结果表明,所提控制方法能够有效地补偿空间天文望远镜的视轴偏差,可以将精细导星仪X方向和Y方向的星点质心位置偏差功率谱密度在0~6 Hz频段内积分值分别抑制了98.54%和98.62%。

空间天文紫外偏振探测技术研究进展

新型空间天文探测技术在科学进步和国家发展方面起着至关重要的作用。其高精度的观测提供了独特的机遇,深化了人们对宇宙的理解,同时推动了天体物理学和宇宙学的前沿研究。这些探测不仅为理论模型的验证与发展提供了不可或缺的数据,还在基础物理学领域催生了新理论。在国家层面,拥有先进的空间天文探测技术不仅凸显了国家在科研领域的实力,同时为培养高水平的科研人才提供了重要平台,有助于国家在全球科研舞台上赢得竞争优势。因此,对新型空间天文探测技术的研究和发展显得十分紧迫。天文紫外偏振作为一种创新的空间天文探测手段,相较于传统探测手段,紫外偏振测量技术能够提供多维度的观测数据,进而实现全方位的宇宙感知能力,具备巨大地应用潜力。鉴于目前尚未有关于空间天文紫外偏振探测的系统性综述报告和文章,因此,文中从紫外偏振科学研究的角度出发,总结已有的紫外偏振载荷,挖掘这一领域技术发展的思路和途径,最后对该技术未来发展方向进行展望与总结,为我国在该领域的未来研究提供有益参考。

空间天文学——当代科学前沿

空间——太空,是地球稠密大气层之外的范围(100—120公里高之外),是除陆地、海洋和大气层之外,人类的第四环境。空间——太空,是包括地球卫星、太阳系飞船、星际飞船等的活动范围。从一定意义上讲,空间天文活动包括气球和火箭,甚至包括机载天文仪器的探测。

Φ450mm口径空间天文相机轻量化碳化硅主反射镜组件设计

针对某空间天文相机对轻量化、光学效率、杂光抑制与探测能力的需求,设计Φ450 mm口径碳化硅主反射镜,镜体轻量化率超过70%;选取线膨胀系数匹配的殷钢材料,设计基于两脚架柔性结构的侧面支撑以消除装配应力和热应力,通过渗硅改性获取高反射率光学镜面。光学加工完成后反射镜质量7 kg,反射率优于98%。在严格的工艺条件控制下,对反射镜组件进行精密装配。光学检测结果表明,反射镜装配完成后面形误差优于0.02λRMS,与分析结果吻合。证明了空间天文相机主反射镜组件结构设计方案与装调工艺的合理性,满足空间天文相机光学设计要求。

中国空间天文40周年

过去40年中国空间天文学研究取得了巨大的发展.尤其是近10年内发射了数颗天文卫星,未来几年还将有一些天文卫星计划发射.本文简要回顾了国际空间天文学的发展历程.对中国空间天文学过去40年的发展进行了回顾和总结,包括1970年代第一颗天文卫星计划、气球空间天文探测、基于载人航天工程的空间天文实验以及天文卫星等.此外,介绍了中国空间天文项目,并对未来10年中国空间天文学研究进行了展望.

空间天文仪器反射镜材料优化与应用研究

针对空间天文光学仪器反射镜材料的选择,论述了空间反射镜材料的优化方法,对比分析了反射镜材料的性能,并以空间太阳望远镜中的摆镜及Φ1m主镜研究为依托,建立了摆镜与主镜有限元模型,根据模型完成了反射镜材料的计算优化,得到了其力学及热分析结果。结果表明,反射镜的力学及动力学环境要求较高时,铍材最优,碳化硅次之;对于仪器温控范围较宽或对日观测时,微晶玻璃最优,碳化硅次之。根据反射镜材料优化结果,确定了以金属铍作为空间太阳望远镜中的摆镜材料,并进行了铍镜研制,检测结果满足技术要求。

载人航天空间天文领域发展综述

在分析载人航天空间天文领域优势和局限性的基础上,讨论并综述了礼炮号空间站、天空实验室、和平号空间站、空间实验室、国际空间站、以及阿波罗月球探测等航天工程开展的空间天文项目。介绍了我国神舟二号首次空间天文探测和天宫二号伽玛暴偏振探测仪,总结分析了载人航天空间天文在轨服务的发展趋势。研究表明,载人航天飞行器非常适合开展空间天文多波段观测,我国未来应充分利用载人空间站等平台的综合优势,开展先进的大规模空间天文前沿探测。

Stockes参数偏振光测量在空间天文望远镜中的应用

利用Stockes参数进行偏振光测量使得原本需要对两个方向的振幅(a1,a2)和初相位(δ1,δ2)进行测量,转化为对四个都是强度量纲的Stockes参数中的任意三个参量进行测量,这使得测量的实现和技术变得简单和容易了很多.文中介绍Stockes参数在太阳空间望远镜中测量偏振光的原理、实现方法与光路的设计结果,并给出了图像处理的相关问题.

赫歇尔空间天文台科学地面段软件开发管理方法的研究

国内空间项目软件管理方法已经不能满足当前日益复杂的地面应用系统的要求。深入研究了具有国际领先水平的赫歇尔(Herschel)空间天文台科学地面段的软件开发管理方法。赫歇尔科学地面段基于迭代模型的分支开发的特点,切实可行的软件管理计划以及基于用例需求的开放管理方式改变了地面段总是处于整个工程建设的末端的现状,而是从载荷研制阶段就开始工作,而且面对频繁的需求变更,始终保持高效的工作状态,这些在国内空间项目中是前所未有的。本研究给国内空间项目的软件开发提供了新的思路和方法。

基于异构数据库的空间天文卫星数据组织方法

随着空间天文卫星获取的数据量越来越多,数据应用逐渐发挥了重要作用。现有的天文卫星地面系统中,数据存储方式和组织方法各异,数据量达PB级,并且数据量持续增长,无法快速查找并提取特征参数,难以满足数据应用对查询的时效性要求。提出了一种新的空间天文卫星数据组织方法,通过解析抽取数据中的海量特征参数,建立观测时间、空间位置与特征参数的关联,实现在统一时空下的多源数据组织;同时采用关系型数据库与非关系型数据库结合的异构存储方式,设计了海量特征参数存储管理系统。将本文方法应用于空间科学卫星大数据应用平台系统,使用硬X射线调制望远镜卫星数据的实验结果表明,系统能够较好地满足针对按照时间、空间条件获取数据的要求,相比关系型数据库的数据组织方式,相同查询模式下数据检索效率明显提高,并且随着数据存储量的增加,系统具有稳定的扩展能力。

中国科技创新的两个优势和两个短板——访增强型X射线时变和偏振(eXTP)空间天文台首席科学家张双南

习近平总书记提出了＂四个自信＂：道路自信、理论自信、制度自信和文化自信。在建党95周年庆祝大会的重要讲话中,他指出＂文化自信,是更基础、更广泛、更深厚的自信。科技是大文化的重要组成部分,文化自信必然包括科学自信和技术自信,这是创新型国家必不可少的。在新一轮颠覆性科技革命中,我国科技创新各有两个优势和短板。

空间天文

LIGO发现质量悬殊黑洞并合事件。2020年4月19日美国太空网(Space.com)报道,根据激光干涉仪引力波天文台(LIGO)和欧洲引力波探测器/室女座引力波探测器(Virgo)的观测数据,科学家首次发现由两个质量悬殊的黑洞并合引发的引力波。

中国科学院暗物质与空间天文重点实验室

中国科学院暗物质与空间天文重点实验室成立于2010年12月，其前身是中国科学院紫金山天文台空间天文研究部。实验室基于暗物质和空间天文及探测技术的原始创新来实施国家重大空间天文观测任务，努力建成中国暗物质基础研究、高能天体物理、太阳及太阳系天体物理、空间高能探测技术的研究基地。现任实验室主任为常进研究员.

走向2030:中国空间天文的发展与展望

天文是人类认识太空、探索宇宙的一门科学,而空间天文则侧重于利用空间观测设备来对太空和宇宙进行科学研究。本文首先介绍了国际上天文的发展,以及现代天文学科学研究的主要方向和核心问题。其次,侧重于介绍我国空间天文的发展,并以搜索失踪的重子问题为例介绍若干空间天文研究的重点方向。最后,介绍我国天文机构对空间天文的研究和支持,以及对今后发展的展望。

增强型X射线时变与偏振空间天文台启动背景型号项目研究

2018年3月2日，增强型x射线时变与偏振（exTP）空间天文台正式启动空间科学先导专项背景型号项目研究。作为继硬x射线调制望远镜卫星“慧眼”之后的x射线探测器，eXTP有望成为2025．2035年该领域国际领先的x射线空间天文台。

空间天文学──当代科学前沿

文中回顾了空间天文学的发展状况和主要特点，以及迄今所取得的巨大成就。在此基础上，作者探讨了中国空间天文学的发展问题，并提出空间太阳望远镜的计划。

空间天文学观测的现状及未来

进入八十年代以来,全世界天文飞行出现的趋势是,以先进的技术提高每次飞行效益,降低发射频数.《空间天文学观测的现状及未来》一文介绍了空间天文观测的现状及对未来天文飞行的新技术要求.

大型天文观测项目评述 康普顿γ射线空间天文台

1991年4月5日美国东部时间上午9时18分,'大西洋号'航天飞机从佛罗里达州肯尼迪飞行中心发射成功,将重16吨的康普顿γ射线空间天文台(Compton Gamma RayObservatory,缩写 GRO,简称康普顿天文台)送上了离地面约400公里的圆周轨道。