国际低倾角中小卫星发射服务方案设计和发展建议

围绕全球低倾角轨道中小型卫星发射服务的市场需求,为推进该领域的发射服务市场开发,开展了业务研究。对低倾角轨道的定义、分类和对应低倾角低轨及高轨发射服务的特点进行论述。分析了低倾角中小卫星发射服务市场情况。围绕发射方式、火箭选型、发射点选择等问题,设计了一组针对该领域市场的发射服务方案。给出了针对该领域市场的发射服务业务发展建议。

低轨低倾角卫星总体适应性方案研究

针对低轨低倾角卫星的复杂光照特性开展了深入分析,并论述了其对卫星总体设计的具体影响。基于轨道面光照角大动态周期变化规律,系统地提出了四种典型的卫星总体适应性方案并比对分析了各方案特点,最后结合载荷、任务等约束条件给出了方案选择建议。可作为低轨低倾角卫星的总体设计参考。

针对特定区域的雷达卫星低倾角轨道及组网研究

为提高对中低纬度带特定区域的时间分辨率,对雷达卫星可选择低倾角地面轨迹重复轨道进行了研究。定义了地面轨迹重复轨道,考虑因地球带谐项摄动地方时存在周期性变化,结合轨道和载荷特点,提出了针对特定区域多星组网、轨道面均分、合理设置纬度幅度使地面轨迹一致,实现互补最大重访时间盲区的组网设计方法。给出了以福州为目标区域的雷达卫星轨道及组网设计,分析了其覆盖能力和重访特性。仿真表明：采用低倾角地面轨迹重复轨道具备对特定区域每天连续4~5轨的覆盖能力,通过3颗卫星组网,最大重访时间即可缩短至2h内,可较好地适于雷达卫星对特定区域成像侦察任务。

低倾角轨道微小遥感卫星的热设计及验证

为了满足卫星平台热控指标及空间相机桁架的精密控温需求,同时尽量降低卫星主动热控功耗,合理规划了卫星热传递网络,并进行了相机高精度控温设计。根据卫星结构布局、单机功耗分布和低倾角空间外热流特点进行了任务分析,确定了热设计的重点和难点。然后进行了卫星热控系统的详细设计,通过标定测温电路,采用多层表面均温措施和开设各组件间的热交换通道,合理利用整星资源进行了一体化热控设计,并进行了热仿真分析。最后开展了卫星热平衡试验,对热设计方案进行验证。卫星在轨飞行数据表明,卫星各单机温度处于-0.5~28.8℃,相机桁架的温度波动和均一性小于±0.15℃,在轨平均功耗为9.3 W,满足平台的控温指标与相机的成像需求。热控分系统质量为1.5 kg,仅占比整星质量的3%,为低成本商业遥感卫星的热设计奠定了良好的基础。

涠西南凹陷低倾角断层封堵能力分析

涠西南凹陷发育大量断块圈闭及断块+岩性圈闭,但断裂复杂、断块破碎,单个断块圈闭面积多小于0.3 km^(2),断层封堵性好坏决定了圈闭的有效性。为此,根据地质、地震资料和钻探成果综合分析了断层封堵性的主控因素,明确了影响断层封堵性的最关键因素是断层倾角,并依托断面正应力断层封堵性进行了半定量计算。研究结果表明:①低倾角断层往往断层位移更长、泥岩涂抹作用更强、封堵作用更强;②断面正应力和控圈断层的封堵能力正相关,在相同埋深下低倾角断层断面正应力更大,形成的圈闭保存条件更好;③断面正应力大于20 MPa时,成藏概率高,这类圈闭多位于花状断层外缘的花瓣断层,以平缓的铲式断层为主,断层断距较大,而断面正应力小于9 MPa时,为成藏的高风险区,这类圈闭多位于花状断层靠近花心的部位,断面陡而直,断距小,断面正应力大于9 MPa而小于20 MPa时,成藏风险介于以上两者之间,这类圈闭多位于花状断层的中部,即花瓣断层与花心断层之间。根据以上研究结果,在低倾角断层发育区优选了3个有利的勘探目标,钻探的6眼井均获得厚油气层发现。

考虑压敏效应的低渗透油藏CO_(2)辅助重力驱合理配产方法

高倾角低渗透油藏在进行水驱开发时,在油藏高部位存在大量剩余油,采收率较低,采用CO_(2)辅助重力驱,可以充分利用高倾角的地质特征,有效提高该类油藏的采出程度。但是由于CO_(2)对原油物性影响要远大于水对原油物性的影响,CO_(2)驱替过程中流体的渗流过程更加复杂,因此有必要对低渗透油藏CO_(2)重力驱合理配产优化进行研究。首先,依据油藏中任意一点压力与最小混相压力的关系,分别建立了考虑压敏效应的低渗透油藏CO_(2)重力驱混相和非混相模型;其次,运用Python对模型进行求解,同时分析了压敏系数、地层倾角、注采井距和注气速度对油藏配产的影响;最后,结合现有工作制度法和增产倍数法,对比本模型计算结果,运用tNavigtor软件对3种方法进行采收率预测。研究结果表明:运用本文方法对油藏进行合理配产具有较好的开发效果,油藏采收率相对较高,研究结果对该类低渗油藏的开发具有较好的借鉴意义。

印支地块思茅地区始新统磁倾角偏低现象及其构造意义

对印支地块思茅地区始新世陆相红层进行古地磁研究,获得勐伴剖面特征剩磁方向为Ds=118.2°,Is=22.1°,k=31.6,α95=10.9°;勐腊剖面特征剩磁方向为Ds=47.6°,Is=22.8°,k=20.2,α95=5.9°。其特征剩磁方向与前人研究结果基本一致。利用Hodych等的磁倾角校正方法得到校正磁倾角为28.4°±4.3°,对前人的数据重新进行E/I统计得到的校正磁倾角值为30.7°,置信区间为[25.4°,35.9°],两种不同方法得到了较一致的结果,思茅地区的古近纪磁倾角显示了一定程度的偏低。E/I磁倾角偏低检验方法在应用时存在一定的局限性,变形微弱地层的古地磁学数据适合进行E/I磁倾角偏低校正,以避免倾伏褶皱或差异性旋转变形作用对E/I磁倾角偏低校正的影响。Hodych等提出的磁倾角校正方法是现今比较可靠的磁倾角校正方法。结合前人印支地块的古地磁研究成果,本次研究结果表明印支地块思茅地区自始新世以来相对于华南板块向南滑移量约500km。

华南早新元古代莲沱组地层磁倾角偏低研究及其古地理意义

华南莲沱组最新的年龄结果表明,其时代结束于715Ma,因此,准确确定莲沱组的古纬度对"雪球地球"的研究具有重要意义。通过对莲沱组红层进行等温剩磁各向异性研究,获得其磁倾角校正因子为0.8719,校正后的磁倾角为70.4°,对比热退磁实验测得的莲沱组磁倾角为67.8°,则其磁倾角偏低量为2.6°。通过校正前后的磁倾角分别计算古纬度,获得磁倾角偏低所引起的古纬度变化为3.9°±6°。通过对比华南与澳大利亚-东南极板块的720Ma古地理位置,发现这一时期冰碛岩从中纬度到赤道广泛分布,验证了当时的"雪球地球"环境。

四川盆地早白垩世红层磁倾角偏低研究

对四川盆地东北部巴中地区和西部雅安地区早白垩世红层分别采集9块手标本,进行了详细的古地磁学研究.系统退磁获得两地的特征剩磁,其中巴中地区平均方向为,倾斜校正之前:D_g/I_g=25.3°/19.0°,k=18.6,α_(95)=8.8°;倾斜校正之后:D_s/I_s=25.8°/18.9°,k=24.3,α_(95)=7.6°.雅安地区平均方向为,倾斜校正之前:D_g/I_g=24.5°/45.0°,k=15.7,α_(95)=9.0°;倾斜校正之后:D_s/I_s=356.7°/35.6°,k=28.5,α_(95)=6.6°.磁化率各向异性实验结果显示两地均未受到显著的构造应力影响.等温剩磁各向异性(AIR)实验结果,巴中地区IRMz/IRMLx平均值为0.8194,表明18%的压实率;雅安地区IRMz/IRMx平均值为0.8909,表明11%的压实率,计算得到巴中和雅安地区校正后的磁倾角分别为22.7°和38.8°.根据等温剩磁各向异性(AIR)实验和Tauxe and Kent(2004)提出的EI校正法得到的结果表明,四川盆地早白垩世陆相碎屑岩层中存在沉积压实作用造成的磁倾角偏低现象,而且川东北巴中地区的偏低程度强于川西雅安地区.

多年冻土区缓倾角土层斜坡的地震反应

进行垂直和水平动荷载下的大型振动台模型试验,研究地震作用下多年冻土缓倾角土层斜坡的地震响应、诱发滑坡破坏的主要影响因素及滑坡破坏的演化过程。结果表明,在土层坡度为8°缓斜坡振动台模型试验条件下,斜坡模型破坏后其水平方向自振频率降低较明显,而垂直方向无明显变化;坡体滑动是整体沿着冰-土界面软弱层进行的失稳滑动,沿斜面滑下的斜坡土体内部没有发生破坏;模型斜坡的峰值加速度(PGA)放大系数随着坡体高程增加而增大,破坏前坡面PGA放大系数无明显变化,破坏时和破坏后变化较明显,斜坡土体对水平方向地震波的加速度动力放大响应大于垂直方向,冰-土界面软弱层的加速度放大系数明显小于上部土体和下部冰体,在加速度达到一定数值时,冰-土界面的孔隙水压力会升高。斜坡冰-土软弱界面和超孔隙水压力升高是地震荷载下多年冻土区缓倾角土层斜坡滑动的主要内因。

面向GEO目标探测的面阵TDI空间相机

为了提高远距离、暗弱目标探测灵敏度,通常需要增大可见光相机口径,这会显著增加相机的质量和体积,无法适应卫星轻小型化要求。针对低轨探测地球同步轨道(GEO)目标需求,利用低轨零倾角卫星与GEO目标相对速度恒定,设计了面阵相机时间延迟积分(面阵TDI)成像模式。与自然交会模式、面阵凝视模式相比,在不增加相机口径的前提下,大幅提高了相机探测灵敏度。阐述了面阵探测器TDI成像原理,推导了相机信噪比计算模型,对目标运动、积分时间、探测灵敏度和信噪比等主要成像参数进行了计算,分析对点目标探测成像的影响。研制了一台原理样机,在暗室条件下的实测结果表明,相机TDI级数为96级,可实现对GEO轨道目标探测能力优于15星等,信噪比大于5。

青藏高原东南缘川滇地块古近纪沉积地层古地磁分析及其构造意义

针对中国西部及中亚地区以红色陆相沉积岩为主的白垩纪—新生代地层中普遍存在古地磁数据磁倾角偏低的现象,对青藏高原东南缘川滇地块中部大姚地区古近纪陆相红层进行了磁倾角偏低研究。实验结果表明,川滇地块内部古近纪陆相红层古地磁数据不存在明显的磁倾角偏低的现象。结合前人对川滇地块内部古地磁数据及周缘新生代走滑断裂的活动演化历史研究,确定川滇地块自中中新世以来川滇地块内部表现为刚性旋转,楚雄地区则发生局部构造旋转叠加。

青藏高原东南缘兰坪—思茅地体晚始新世以来差异性地壳变形的成因讨论

印支地块北部地壳的侧向挤出逃逸方式和动力机制仍存在争议,本文通过兰坪盆地晚始新世红层的构造磁学和磁倾角偏低矫正研究,探讨了青藏高原东南缘大陆变形的成因等关键问题。磁倾角偏低矫正后的原生特征剩磁分量为Ds=264.5°,Is=-39.4°,k=21.4,α95=9.6°,N=12。结果表明自晚始新世以来,位于印支地块西北部的兰坪—思茅地体,其北部相对于东亚古地磁参考极发生了80.3°±8.9°的顺时针旋转运动,同时发生了5.8°±7.2°(638±792 km)的不显著南向运动。综合前人的古地磁研究结果,表明兰坪—思茅地体北部和中部地区存在显著的差异性旋转变形。本文提出地体北部~80°的顺时针旋转变形与印度板块东端和西缅甸地块向北揳入欧亚大陆联合作用造成的北东—东向挤压作用相关,而地体中部复杂的差异性旋转变形则与川滇地体的南向挤压和临沧花岗岩带的阻挡作用所导致的局部地壳构造变形相关。因此,兰坪—思茅地体北部和中部的差异性旋转运动是地体整体性顺时针旋转运动和局部差异性旋转变形相叠加的结果,与下地壳粘性通道流的驱动并无直接关联,而与相邻地块间的差异性运动所导致的地块间的挤压作用相关。自晚始新世以来,在兰坪—思茅地体北部地区上地壳沿大型走滑断裂带发生的东南向挤出逃逸运动和下地壳通道流所导致的上地壳韧性变形作用可能共存,而地体中南部地区沿大形走滑断裂带发生整体性侧向挤出逃逸模型可能占据主导地位。

莺歌海盆地东方区高温超压气藏盖层封盖机制

莺歌海盆地是一个典型的高温超压盆地,盖层能否及如何有效封闭该盆地内中深层高温超压气藏是一个值得探讨的重要问题。为此,以该盆地东方区为例,通过气田实际资料及理论分析盖层的宏观地质特征及微观封闭能力。研究表明:该区高温超压气藏盖层的封盖机制包括低构造倾角、厚层泥岩封闭、浅海泥岩盖层中泥质粉砂岩与粉砂质泥岩频繁互层、超压间接封闭、高温超压引起的高突破压力与排替压力比值;其中前3者是决定该区高温超压气藏盖层对天然气封闭能力的主导因素和先决条件,后两者则是中深层浅海相泥质碎屑岩盖层具备优质封盖条件的基础。进而对比剖析了DF-A、DF-B超压气田及DF-C含气构造等典型实例,认为:DF-B气田气体充满度高的原因在于上述五个要素的最优配置;而高构造倾角的岩性气藏储层能量相对较高,对盖层封闭能力的要求高,在其他盖层条件相似甚至更差的情况下,气藏遭到破坏的风险大,这也是DF-C含气构造尚未取得商业性突破的重要原因。