单能电子突增对地球同步轨道卫星聚酰亚胺介质的深层充电效应影响

地球同步轨道时常会发生某单一能量附近高能电子通量突增现象,大量电子注入导致航天器绝缘介质充电效应更加显著。为了更好地评估单能电子突增现象下地球同步轨道航天器介质内部充电水平,建立了3 mm厚平板聚酰亚胺三维模型,采用了一种高能电子辐射和电场数值计算的Geant4-COMSOL联合充电评估方法,分别获得了0.4、0.7、1.0与1.3 MeV这4种单能电子以及地球同步轨道FLUMIC电子能谱辐射下聚酰亚胺内部电荷沉积速率和辐射剂量率分布,同时计算了其内部电场强度和电位分布;将单能电子与FLUMIC能谱叠加,研究了叠加辐射环境下聚酰亚胺内部电场和电位分布,并通过电荷传输过程分析了辐射条件与材料特性对电场强度和电位的影响规律。结果表明,在特定绝缘结构下,0.7 MeV单能电子入射产生的电位最高;1.0 MeV单能电子入射产生的电场强度最高;当同步轨道发生单能电子突增现象时,1.0 MeV电子突增加强了电场强度,1.3 MeV电子削弱了电场强度,基于电荷传输过程解释了叠加辐射环境下的充电规律。研究表明,地球同步轨道下特定结构绝缘介质在发生单能电子突增时,注入电子会导致充电效应加强而产生最坏情况,而更高的电子能量反而穿透材料并提升介质电导率,有效地降低了材料内部电场。

面向全球部署的地球同步轨道卫星全实时测控方案研究

全球部署地球同步轨道卫星时面临的全实时测控问题,设计综合利用星地链路和星间链路的测控方案.该方案将测控任务划分为视线内和视线外两个阶段,视线内以星地链路为主,星间链路为辅,完成测控/数传信息的实时传输;视线外通过构建数据数传接力星形成体系内星间链路,结合北斗导航星座星间链路/中继卫星星间链路构成体系外星间链路,实现测控/数传信息的实时传输.分析测控/数传链路在任务周期内的链路余量、传输时延等指标,评估了方案的可靠性.结果表明,该文设计的方案测控任务的可靠度在0.99以上,数传任务的可靠度可达0.9,能够有效支持地球同步带卫星全球部署,满足测控任务需求.

地球同步轨道卫星对低轨卫星的目标引导方法

在实际作战中,地球同步轨道卫星通常是最先发现弹道导弹发射的预警装备,然而,其提供的缺维探测信息,使得传统的引导交接方法难以直接应用于其对低轨卫星的目标引导上。针对此问题,对地球同步轨道卫星对低轨卫星的目标引导方法进行研究。首先,根据弹道导弹在发射及主动段飞行过程中产生红外辐射特性时的飞行高度约束,计算在单颗地球同步轨道卫星引导下,低轨卫星红外传感器的方位和俯仰探测范围。其次,对低轨卫星红外传感器的探测距离进行建模和计算,实现低轨卫星对目标的成功探测。最后,通过模拟仿真实验,验证了该方法的有效性和准确性。

地球同步轨道环境下外露介质深层带电仿真分析

空间高能带电粒子可导致航天器外露介质深层带电,从而对航天器的可靠运行带来潜在威胁。为了考察介质起电规律和最终评估深层带电危害,基于电荷守恒定律,建立了介质深层带电的数学模型,并通过数值求解,实现了对外露介质深层带电的时域3维仿真分析。该模型综合考虑了介质电导率受辐射剂量率、强电场和温度的影响。对典型的天线支撑介质结构进行仿真,结果表明:地球同步轨道环境下外露介质面临着严重的深层带电与介质击穿放电威胁,环境温度是影响外露介质内带电的关键因素。天线支撑结构的局部数10 MV/m以上强电场和10 KV以上高电压,很可能成为航天器表面放电或关键部位功能失常的诱导因素。

国外地球同步轨道目标天基光学监视策略

空间目标观测策略是决定天基光学监视系统性能的关键因素之一,本文对国外已服役和在研的GEO目标天基光学监视系统及其观测策略进行了讨论。首先,概述了GEO目标天基光学监视技术的发展历程;然后,简要分析了GEO目标的轨道特性,并在此基础上讨论了主流的GEO目标监视策略;最后,针对近年来呈现出的监视系统小型化和自主运行的发展趋势,对SBO载荷与3U CubeSat星座的目标监视性能进行了仿真评估。实验结果表明:SBO载荷和CubeSat卫星均可探测1 m直径的GEO目标,单颗SBO载荷探测GEO目标比例大于51%,观测弧长和重访周期分别约1.2°和1.5天,CubeSat星座则可探测超过90%的GEO目标,平均观测弧长和重访周期分别大于67.1°和小于0.4天。由此可见微小卫星通过组网能实现对GEO目标的独立自主监视。

地球同步轨道星载SAR多普勒特性分析

该文推导了适用于任意轨道高度的星载SAR多普勒中心频率和调频率的精确公式,为中高轨SAR多普勒特性的研究提供了有效的方法。基于上述公式,分析了地球同步轨道SAR多普勒中心频率与低轨SAR的联系;研究了星载SAR多普勒调频率随轨道高度的变化和地球自转对同步轨道SAR和低轨SAR调频率的影响;探讨了同步轨道SAR多普勒中心频率和调频率的特征。通过数值仿真验证了推导公式和多普勒特性分析的正确性。

1998年4—5月地球同步轨道MeV电子通量增强事件

采用GOES 9卫星观测的能量大于 2MeV和大于 4MeV电子通量和行星际飞船ACE太阳风参数的高时间分辨率资料 ,以及磁暴指数Dst资料 ,分析了 1 998年 4— 5月期间地球同步轨道电子通量增强事件的时间和能量响应特征及其与行星际太阳风参数、磁暴和亚暴等扰动条件的对应关系 .结果表明 ,地球同步轨道相对论性 (MeV)电子通量增强事件有明显的周日变化 ,中午极大和午夜极小 .4月 2 2日和 5月 5日开始的两次大事件中 ,能量大于2MeV电子通量中午极大值上升到最大值的时间尺度分别约为 4天和 1天 ,中午极大值高于背景水平的持续时间分别为 1 3天 (4月 2 2日— 5月 4日 )和 1 6天 (5月 4日— 2 0日 )以上 .每次MeV电子通量增强事件的能量范围不完全相同 .两次大事件的上升段都对应于磁暴的恢复相 ,与太阳风动压脉冲、高速流脉冲和负Bz

地球同步轨道立方体目标的视星等测算

根据卫星视星等值的定义,针对立方体型地球同步轨道目标,建立有效视星等的计算模型。利用矢量法分析太阳、观察者和目标卫星三者的时空关系,获得了模型中各参数的取值。通过数值模拟,计算得到地球同步轨道卫星相对于某地面观测站的视星等,并绘制视星等和时间的关系变化曲线。最后,采用卫星跟踪系统和天文望远镜在特定时间对模拟计算结果进行实验验证,实验结果与理论预期符合。

国外地球同步轨道遥感卫星发展初步研究

地球同步轨道遥感卫星因具备高时效性及持续探测能力等优势,已成为当前国际遥感卫星领域一个重要的发展方向。文章围绕地球同步轨道遥感卫星,重点针对光学、微波、电子侦察等国际地球同步轨道遥感卫星及卫星平台发展动态、发展趋势开展了调研与分析,梳理出国际发展情况对中国地球同步轨道遥感卫星领域发展的启示。文章从地球同步轨道遥感卫星领域发展战略的高度,进一步提出支撑该领域发展需重点突破的关键技术。

地球同步轨道附近哨声湍流对“种子电子”的加速

本文在等离子体准线性理论下研究了地球同步轨道附近哨声湍流对亚暴“种子电子”的波 -电子共振相互作用 .当发生这种共振时 ,“种子电子”的动量分布函数经动量扩散而随时间演化 ,部分低能电子数减少了 ,而高能尾部分的相对论电子 (能量大于 1MeV)数增加了 ,说明“种子电子”得到了哨声湍流的有效加速 ,且哨声湍流的能量越高 ,其加速效率越高 .另外 ,哨声湍流的频率越低 (或波数越小 ) ,共振电子的能量越高 (或单位质量的动量越大 ) ;频率范围越宽 ,共振电子的能量范围越宽 ,被加速的电子数也越多 .磁层哨声湍流加速“种子电子”大约在 30h内就可以造成相对论电子数显著增加 ,这正好和大多数磁暴期间观测到的相对论电子通量的增长时间相当 .

基于地球同步轨道合成孔径雷达的双基地探测系统：概念及潜力

低空小目标容易被地物杂波和噪声淹没,影响雷达的探测性能,对国土防空具有较大威胁。星载双基地雷达因其覆盖范围广、相参积累时间长、不受地形遮挡影响等优点,在低空小目标探测方面具有独特优势。本文提出了一种基于地球同步轨道合成孔径雷达(GEO SAR)的双基地雷达探测系统;在GEO SAR卫星照射、地面(或飞艇)接收的系统配置下,研究了接收机作用距离与双基地角和接收天线面积的关系;并就长时间相参积累、多路径干扰抑制、时间同步与相位同步以及波束扫描与波束管理等关键技术进行了讨论,给出了初步的解决方案。

地球同步轨道带动态监视光学系统样机及试验观测结果

地球同步轨道上目标数量多,运动形式多样.为了保障航天活动的安全,有必要开展地球同步轨道目标的动态监测,及时掌握发生在中国专属地球同步轨道带的空间事件.2015年12月地球同步轨道带动态监视光学系统样机正式安装在中国丽江高美古观测站.2015年12月至2016年2月,利用该样机对台站上空地球同步轨道带的样本天区开展了试验观测.结果表明.样机能够对27颗地球同步轨道目标进行连续监测,其中两颗为北美航空航天司令部未编目的目标;目标天文定位的内符精度在方位上约为4″,在俯仰上约为1″.利用多圈次观测结果对轨道进行改进,在无轨控发生时,24 h和48 h点位预报精度在方位和俯仰上分别优于9″和2″.以3颗GEO目标为例,通过实测资料对轨道变化事件进行了初步分析和验证.

天体对地球同步静止轨道卫星的影响研究

天体对地球同步静止卫星的正常运行有极大的影响。探讨了卫星与地球、太阳及月球之间的相互关系,研究了它们对确定卫星轨道、姿态的影响,分析了它们对姿态造成干扰、导致太阳能供给中断的地影、月影及影响卫星通信的日凌中断现象,给出了精确预报这些现象的算法,这些方法已经成功地应用到我国在轨地球同步静止卫星的工程测控中。

一种适合地球同步轨道SAR的改进CS算法

地球同步轨道SAR具有一般低轨SAR所不具备的优势。然而其"8"字形的运动轨迹也给成像带来了困难,基于直线运动的成像算法将失效。针对这个问题,利用了聚焦性能比较好的CS算法并结合偏航牵引控制和弯曲补偿的方法把弯曲的孔径拟合成直线再进行成像。本文分别对地球同步轨道SAR偏航牵引问题,等效斜视角进行了研究,详细推导了斜视工作模型下基于弯曲补偿改进的CS算法,根据分辨率的需求对地球同步轨道SAR大合成孔径进行子孔径处理,最后通过仿真验证了算法的成像性能。

地球同步轨道动态监视光学系统研制进展

由于卫星发射活动日益频繁,地球同步轨道己成为一种稀缺资源,并受到世界各国密切关注和保护。作为地球同步轨道必不可少的监测手段,光学手段可以在目标动态监视和空间事件发现领域发挥重要的作用。中国科学院上海天文台研究团队利用两年时间研制了新一代地球同步轨道动态监视光学系统,即FocusGEO。FocusGEO的望远镜采用单机架三镜筒赤道式结构,具有约260(°)~2超大视场,15 min内即可对台站上空地球同步轨道带完成一次扫描观测。2017年8月开展的试验观测表明,即使在夜天光背景较亮的上海市佘山地区,FocusGEO的望远镜对地球同步轨道目标的观测效能也接近85%,方位和俯仰方向观测精度均优于3",可靠性也满足常规观测条件。详细介绍FocusGEO的软硬件组成、观测模式,以及初步观测结果,并介绍了下一步要开展的工作。

地球同步轨道空间目标地基逆合成孔径激光雷达系统分析

对用于地球同步轨道空间目标进行成像观测的地基逆合成孔径激光雷达系统进行了分析.讨论了地球同步轨道空间目标运动特性和观测几何模型,分析了地基逆合成孔径激光雷达系统指标,波形选择为无周期相位编码信号,提出了基于发射和本振参考通道的信号相干性保持方法.根据目标存在振动和三维自转的特点,采用正交基线干涉处理的方法进行运动相位误差估计与补偿.引入自适应光学系统实现大气时变相位误差校正,同时明确了基于正交基线干涉处理的逆合成孔径激光雷达与自适应光学在大气校正方面具有互补性.设计了初步系统方案,仿真验证了目标振动和三维自转对逆合成孔径激光雷达成像有明显的影响.

地球同步轨道圆迹SAR研究

该文介绍了地球同步轨道圆迹合成孔径雷达(Geosynchronous Circular SAR,Geo-CSAR)的概念,通过设计同步轨道的轨道参数,可以形成近圆的卫星相对地球轨迹,使SAR载荷的凝视成像模式成为可能,实现对地的大面积定点连续观测以及真3维信息获取;研究分析了Geo-CSAR的成像能力,指出其在瞬时覆盖度、连续观测范围及3维精确定位方面,具有现有低轨星载SAR无法比拟的优势,是实现全球不间断覆盖的有效途径之一,在军事侦察、灾害监测方面具有重要的应用前景。

地球同步轨道高压太阳电池阵充放电效应研究

地球同步轨道(GEO)高压太阳电池阵表面静电放电(ESD)引起二次放电可能导致太阳电池阵永久性短路损坏。文章主要针对GEO高压太阳电池阵充放电效应问题,重点分析了高压太阳电池阵表面ESD和二次放电产生的物理过程,并利用负高压偏置方法开展了GEO高压太阳电池阵表面ESD和二次放电地面模拟试验。试验验证了反转电位梯度电场是导致GEO高压太阳电池阵表面产生ESD的触发因素之一,同时得到了GaAs高压太阳电池阵样品表面产生ESD和二次放电的电压阈值。

地球同步轨道二维扫描红外成像技术

相对第一代地球同步轨道遥感卫星基于自旋稳定卫星平台的二维成像技术,基于三轴稳定平台成像技术的最大优势在于大幅度提高成像效率、缩短成像周期和多载荷并举。我国基于三轴稳定平台的第二代地球同步轨道气象卫星扫描成像辐射计,采用双扫描镜结合三反射光学系统、辐射制冷器及线列阵探测器,实现了从可见光至甚长波红外波段的成像。面对扫描成像辐射计的恶劣温度环境、极端指向精度、超长运动手寿命等任务要求组合,研制过程中采用了空间光学、精密机械、长寿命运动、电机控制、空间热控、信息处理等综合技术,使仪器实现了恶劣温度环境下的高精度成像。卫星计划于2016年发射,届时将进一步提高我国预报短时天气及突发性灾害的能力。

地球同步轨道三轴稳定卫星的扫描镜设计及考虑

两维扫描镜是同步轨道对地观测卫星的关键技术和核心技术之一。扫描镜材料、轻量化方案、扫描镜的支持方案以及扫描镜的热设计是保证整个系统的像质要求的关键因素。以风云四号扫描镜的设计为例 。