空间太阳物理学科发展战略研究

太阳物理学是研究太阳上发生的物理过程及其对行星际空间环境影响的学科。太阳是人类唯一可以进行细致探测的恒星,也是天然的多尺度过程并存的等离子体实验室,同时,太阳活动直接影响日地空间环境和人类地球家园的宜居性,剧烈的太阳活动如耀斑和日冕物质抛射还会影响人类的航天航空、通信导航、电网等高技术活动与设施。因此对太阳物理的研究不仅是理解浩瀚宇宙的基石,也是理解日地联系和行星宜居性的基础,同时还是国家在航天和空间安全领域的战略需求。21世纪以来,随着卫星探测技术发展,太阳物理学进入了全新的发展阶段。本文梳理了近年来太阳物理学在空间探测中的发展态势,凝练中国太阳物理学未来空间探测发展的重点领域,优化学科布局,推进太阳物理的高质量发展。

子午工程二期宽波段太阳射电频谱监测

为实现太阳射电的全波段观测,子午工程二期太阳-行星际监测链分系统将建设4套太阳射电频谱仪,覆盖十米波-米波-分米波-厘米波波段,将为太阳物理和空间天气研究和业务提供可靠的数据支撑.文中介绍了全波段射电频谱仪的系统构成和主要技术参数,对数据产品和定标过程进行了描述.

明安图射电频谱日像仪图像的强度定标方法

明安图射电频谱日像仪(Mingantu Spectral Radioheliograph,MUSER)能够在0.4–15 GHz超宽频带内实现高时间、高空间、高频率分辨率的太阳射电成像.而射电亮温度是描述太阳物理过程的一个重要的参数,在研究不同射电辐射机制、太阳磁场以及太阳爆发过程中非热粒子加速等问题上有着非常重要的作用,因此必须对MUSER观测的图像进行亮温度定标.将介绍一种适用于射电日像仪图像强度定标的方法.太阳射电图像中包含着太阳圆盘的结构信息,利用射电日像仪短基线的可视度函数拟合第一类贝塞尔函数,可以得到图像中宁静太阳圆盘的射电半径和强度,再利用瑞利-金斯定律和每天的太阳射电流量可以计算得到每天图像的定标因子Gc,从而实现对MUSER图像强度的定标.将该方法应用到MUSER的实际观测数据中,包括宁静太阳和有太阳射电爆发等不同的情况,Gc的误差基本不超过10%,得到的宁静太阳亮温度与其他宁静太阳的结果具有较高的相关性,表明了此方法的可行性和有效性.

关于太阳厘米—分米波段频谱日像仪研究进展

在无线电波段进行射电观测是研究太阳的一个十分重要的手段,不同波段的无线电波反映出不同的特性和状态,其辐射频率与环境参数密切相关。当探测出某一频率上的无线电辐射后,即可诊断源区的电子密度或磁场。因此,建设厘米-分米波段频谱日像仪将首次在该波段上实现同时以高空间、高时间和高频率分辨率观测太阳活动的动力学性质,探测日冕大气,对于太阳物理研究具有重要作用。本文介绍该项目的科学意义、技术方案及预研进展情况。

用小波方法处理射电天文数据

本文介绍了小波分析的基本原理及其在射电天文数据处理中的初步应用。

太阳射电宽带动态频谱仪初步研究进展

介绍了围绕我国近年完成的太阳射电宽带动态频谱仪展开的研究工作进展，并提出了今后的努力方向，以期该设备能在我国第２３周太阳活动峰年研究中发挥更大作用．

电磁式谐波传动内的电磁场问题(续)

四、电磁式谐波传动的时变磁场分析上述分析了电磁式谐波传动内的恒定磁场,即不考虑时间因素的影响。但要分析谐波电机的起动过程。

电磁式谐波传动内的电磁场问题

电磁式谐波传动,人称谐波电动机或同步响应马达,是一种将机械式谐波传动与旋转电磁场巧妙结合起来的新颖装置。它具有大速比、超低惯量、响应快、精度高、结合紧凑等特点。在电磁式谐波传动中,由于利用柔轮的弹性变形来传递运动和动力,因而使得驱动电磁场与柔轮位移场耦合起来。可见它既在电气方面不同于一般的电动机,又在机械方面不同于通常谐波传动。本文介绍了它的电磁场问题的分析计算方法,并进行了实验验证,为谐波电动机的分析计算和设计提供了可靠的依据。

太阳耀斑与三维非线性无力磁场结构

本文在非线性无力磁场的等效边界积分方程的基础上，计算了ＮＯＡＡ８１００ 活动区在１９９７ 年１１ 月４ 日的磁场结构。发现该磁场由一个浮现磁环、一个具有微分剪切的多磁环系统、和大尺度或开放磁力线等三部分组成。２Ｂ／Ｘ２ 耀斑是由于浮现磁环与具有微分剪切的多磁环系统和大尺度或开放磁力线之间的相互作用而触发的，发生在浮现磁通量区域附近，并位于不同走向的多个磁环的公共足点处。Ｈβ双带出现在浮现磁通量区域附近，在浮现磁环的足点处。其中位于开放磁力线附近的亮带暗一些。然而在２Ｂ／Ｘ２ 高能耀斑之后，仍然存在着强剪切状态。表明该活动区松弛到了一个低能态但不是最小能量状态。

太阳磁场探测现状与展望

磁场是当今太阳物理最重要的观测量,与太阳磁场观测研究相关的科学问题是当今太阳物理、日地物理的前沿和热点。文中简要回顾了太阳磁场观测的发展历程、现状以及面临的困难,并结合国内在太阳磁场观测研究中取得的成就,探讨了国内在未来的竞争中可能的突破口。基于空间探测的优势,笔者认为深空探测将在有关太阳磁场的重大科学难题的突破方面发挥决定性作用。

关于中国厘米—分米波频谱日像仪(CSRH)选址与无线电环境监测

介绍了CSRH项目的选址工作以及在选址过程中进行的无线电环境监测的工作情况,文中列出了待选台址的基本情况对比表,对其做了初步的分析和结论,及无线电监测的曲线图等。

新一代厘米——分米波射电日像仪系统延时校准方法研究

射电日像仪是采用综合孔径方法成像,具有高时间、高空间和高频率分辨率的太阳专用射电望远镜.为了使信号相关值准确,需要精确测量系统的延时,在太阳成像相关前扣除,消除消调函数对可见度函数值的影响.同时延时的测量精度影响数字补偿精度、图像信噪比等信息,是其成像质量的关键,也是超宽频带和高时间分辨率情况下研制和实施的难点.本文研究了应用于我国在建的厘米——分米波射电日像仪,以太阳为校准源,闭合差方法得到系统延时差,并通过试验验证,得到优于1ns补偿精度.

CSRH模拟接收机设计

本文叙述了日像仪实验的方案,双天线干涉仪中模拟接收机的结构,灵敏度,动态范围,噪声,增益的各级分配等问题,基于实验方案设计了日像仪模拟接收机。

CSRH阵列设计研究及馈源设计的初步考虑

介绍频谱日像仪天线阵排列及实验馈源设计的研究工作。基于CSRH设计指标,模拟了天线阵T型排列、Y型排列、不规则型和螺旋型排列,给出了每种排列的UV覆盖图像,并在成图质量上对各种排列方式做了分析。最后综合考虑提出建议采用自相似螺旋型排列。

明安图射电频谱日像仪高频阵模拟接收机研制

介绍了明安图射电频谱日像仪高频阵模拟接收机总体设计方案和研制情况,详细说明所采用的光传输、温控、滤波、LTCC等技术以及针对射电日像仪阵列特别采取的可靠性保证措施。经过全面的系统指标测试和幅、相稳定性温度环境测试,结果表明模拟接收机系统的性能、功能和稳定性等指标满足总系统的设计要求。

CSRH光纤传输方案探讨

简述了射电望远镜中模拟光纤传输的基本方案及其优点,光纤传输的基本原理等。并对日像仪中光纤传输的几个主要指标,噪声系数,动态范围,相移等进行了分析,计算。

日像仪的电磁干扰分析

讨论了日像仪的干扰容限,列出了干扰源分布,估算出干扰测试仪灵敏度。计算了同步卫星干扰及干扰时间预测,也分析了中低轨道卫星干扰问题。对移动通信基站产生的干扰作了传播分析、计算,对脉冲雷达干扰作了谱分析及保守计算。

基于立体方向图和十字跟踪扫描法校准天线指向

针对明安图射电频谱日像仪(Mingantu spectral radioheliograph, MUSER)天线高指向精度动态跟踪要求,同时为降低非理想因素对复杂系统天线指向测量影响,提出校准天线指向的组合方法.先用网格法测量天线的双圆极化多频率通道立体方向图定性评估系统测量链路状态,后对太阳运行轨道进行十字跟踪扫描测量天线指向偏差,再用最小二乘法拟合获得天线指向模型的8个参数.国家天文台明安图观测基地的2台20 m地平式天线将在MUSER系统观测和校准中起重要作用.对20 m天线跟踪指向进行了校准,指向偏差均方根从12'改善到4.4',验证了方法的可行性,为类似复杂系统的相关工作提供了借鉴和参考.

三频段太阳射电望远镜与空间天气

基于地基望远镜对太阳射电辐射流量进行长期监测是空间天气预报的一种重要手段,用来预报太阳活动引发的地球上的各种扰动。明安图和塔什库尔干两台新的三频段(10.7 cm,6.6 cm和3.3 cm)太阳射电望远镜将服务于我国的空间天气监测和预报,介绍了系统的结构和设计特性、双噪声源定标方法。系统稳定性优于1%(10 h),灵敏度优于1 sfu。展示了明安图太阳射电望远镜2017年试观测的初步结果。