太空推进技术的新研发

本文系《科学美国人》杂志约请从事航天技术的专家撰写的一组有关太空推进技术的文章 (共 6篇 ) ,分别介绍了美国太空推进技术的研究现状及其发展前景。本刊先刊发其中的两篇 。

太空推进技术的新研发

本文系<科学美国人>杂志约请从事航天技术的专家撰写的一组有关太空推进技术的文章(共6篇),分别介绍了美国太空推进技术的研究现状及其发展前景.本刊先刊发其中的两篇。

钱学森对近代力学的发展所做的贡献

钱学森先生为了研究实现高速飞机和远程火箭的可能性，在空气动力学、固体力学、稀薄气体力学和飞行力学等应用力学领域做出了杰出的贡献；并且开创了喷气推进学、工程控制论和物理力学等技术科学新分支．他对近代力学以至技术科学的内涵和发展方向，发表过全面系统的论述．在这篇文章中将介绍他的主要研究成果，并对他的科学思想作一初步的探讨．

更加全面地认识城镇化、城镇地区和碳循环的关系

对城镇化、城镇地区和碳循环相关的独立研究，加深了我们对能源和土地使用影响碳循环这一过程的认识。本文将多样化观点综合在一起，作为全面理解城镇化过程、城镇地区及其与碳循环关系的第一步。本文建议，对于不同的城镇化过程、机理和要素，不同的时间、不同的城市乃至跨城市的碳排放时空模式问题，需要在现有研究方法的基础上，应用补充和整合的新型跨学科研究法进行研究。文章呼吁对城镇化和不同位置城市碳影响的研究需要采用更加整体性的方法，其中既包括收入，也包括城市发展路径的其他相互联系的特性，如城市形态、经济功能和制度或治理安排。文章进一步指出城镇化机理和城镇化过程都存在广泛的不确定性，而且两者都与城市社会制度和建成环境系统存在相互关系，它们三者对碳循环均有影响，并且相关碳排量的控制又会对城镇化产生影响。最后，文章还研究了低碳城市转型发展的路径、障碍和局限，建议发展终端到终端、合作、综合的科学意识，从而提高城市转型效率，同时规避转型过程中的障碍。

全球生态系统服务与自然资本的价值估算

编者按：地球上的生态系统是一种复杂的生命支持系统，生态系统对人类的贡献，在生态学研究中经常用“社会效益和经济效益”来表述，是可以用经济价值来估算的。然而，由于其复杂性和不确定性，对这两个效益如何进行估价，一直是困扰生态学家和经济学家的重要问题。Ｃｏｓ...

自适应结构

由于对未来先进空间系统提出新的性能要求,从而促进了结构设计新方法的研究。本文为了对所述各方法分类,提出了一般结构分类方式。重点叙述自适应结构领域中的有关设计问题,但也对其他各种方法分别举例说明,且比较其异同。

用于空间微型红外仪器的InGaAs探测器(上)

在过去的一年中,一种明显的动力促使美国航空与航天局(NASA)考虑以较低成本的使命来协调更高的新使命发射率。为了维持低使命成本,这些使命将只有较短的持续时间,并将使用较小的发射火箭(例如“飞马”火箭)。因此,将需要体积和质量都很小的仪器有效负载(即微型仪器)。此外,可以预料,在特殊使命中飞行的仪器数量也将受到严格限制;因此,提高仪器的性能将是理想的事情。在红外仪器中,焦平面一般需要致冷以保证探测器的高性能,尤其是对于光谱仪来说,高D*(探测率)是必不可少的。由于一台仪器的大部分质量和功率预算都被焦平面致冷器占据,只需普通致冷技术或者无需致冷的探测器技术可为实现微型红外仪器作出很多的贡献。InGaAs探测器具有高D*、暗电流以及不仅响应1-3μm短波红外波段、同时也响应可见光波段等特征。这最后一个特征使得人们可以扩大一给定光谱仪的通用性,其(?)法便是扩大焦平面的响应波段而同时又保持其简单性。本文讨论InGaAs探测器的技术及其在微型红外仪器中的应用潜力。

地球观察系统使用的EOS/ACRIM-Ⅲ型测量仪器

一种用于地球观察系统(EOS)/ACRIM-Ⅲ实验的新的、模块式有源腔辐射计辐照度监视器(ACRIM)已被研制出来。ACRIM-Ⅲ仪器将于1999年底随一颗小卫星(ACRIMSAT)发射升空,用作为期5年的EOS-Ⅰ型总的太阳辐照度(TSI)的监视飞行。这种新的ACRIM-Ⅲ仪器是小型紧凑的,其重量和体积都大大减少,小于原来ACRIM仪器的1/2。由哥伦比亚大学为主的研究小组和喷气推进实验室仪器小组联合设计的结构增强的电子快门(光阑)系统,为EOS和其它潜在的应用提供了一种多用途的、精密的、现代化的TSI观察能力。

用于空间微型红外仪器的InGaAs探测器(下)

3.3.在InP和GaAs衬底上生长In-GaAs三元In_yGa_(1—y)As可以用外延方法生长在Ⅲ-V族二元衬底上。当铟的克分子份数y从y=0(纯GaAs)至y=1(纯InAs)连续变化时,这种材料的带隙也从Eg=1.424eV至Eg=0.360eV连续变化[8]。器件所敏感的最长波长被称为截止波长λ_(co),截止波长也相应地从λ_(co)=0.871μm至λ_(co)=0.344μm 发生变化。

更加全面地认识城镇化、城镇地区和碳循环的关系

对城镇化、城镇地区和碳循环相关的独立研究，加深了我们对能源和土地使用影响碳循环这一过程的认识。文章将多样化观点综合在一起，作为全面理解城镇化过程、城镇地区及其与碳循环关系的第一步。文章建议，对于不同的城镇化过程、机理和要素，不同的时间、不同的城市乃至跨城市的碳排放时空模式问题，需要在现有研究方法的基础上，应用补充和整合的新型跨学科研究法进行研究。文章呼吁对城镇化和不同位置城市碳影响的研究需要采用更加整体性的方法，其中既包括收入，也包括城市发展路径的其他相互联系的特性，如城市形态、经济功能和制度或治理安排。文章进一步指出城镇化机理和城镇化过程都存在广泛的不确定性，而且两者都与城市社会制度和建成环境系统存在相互关系，它们三者对碳循环均有影响，并且相关碳排量的控制又会对城镇化产生影响。最后，文章还研究了低碳城市转型发展的路径、障碍和局限，建议发展终端到终端、合作、综合的科学意识，从而提高城市转型效率，同时规避转型过程中的障碍。

利用表面等离子体可调谐滤色片的卷进式彩色投影显示

表面等离子体可调谐滤色器(SurfacePlasmonTunablefilter,简作SPTF),是喷气推进实验室正在开发的新技术。将SPTF用于LCD投影机,可简化系统结构并提高效率。由三个SPTF组成的卷进式(scrolling)SPTF,可卷进地产生红(R)、绿(G)、蓝(B)三色,并能将单板LCD投影机的效率提高到与三板LCD投影机相同的水平。由6个SPTF组成的卷进式SPTF可以产生两组卷进式R、G、B颜色,使单板LCD投影机的效率比普通三板LCD投影机的效率高100%。

大型天文观测项目评述 空间红外天文望远镜:第二代和第三代

临近世纪之交,欧洲空间局(ESA)和美国国家航天局(NASA)将分别把两颗重要的空间红外天文卫星送入太空。'红外空间天文台'(ISO)。作为 ESA 跨世纪天文计划中的'基石'项目,按计划将于1995年9月19日发射,它将以前所未有的灵敏度探测浩瀚无际的宇宙,成为天文学史上第一个真正的空间红外观测站。'空间红外望远镜'(SIRTF),计划在2001年前后发射。它是 NASA

冰和雪的遥感:回顾与现状

本文讨论了通过判读卫星数据获取用于地球物理研究的冰、雪观测资料的现状.近十年间,在为获取冰和雪的信息而对卫星资料进行分析方面取得了迅速的进展;已经得到了一系列数据集,关于冰和雪的微观特性和它们的电磁特性之间的关系目前已比过去清楚得多了;目前可以获取大量精确的由卫星导出的有关冰和雪的信息.

关于美国航空航天局未来任务的成象传感器技术的评估(上)

本文对美国航空航天局未来任务的固体紫外．可见光成象传感器技术进行了评估，同时打算对美国，加拿大，日本及欧洲目前的成象传感器工艺水平作一个总结。

关于美国航空航天局未来任务的成象传感器技术的评估(下)

3.6.亚洲的其它成象传感器制造商台湾和韩国在制造CCD的技术能力方面都有很大的进步。这两个地区的摄录象机制造商不想依赖从日本进口高性能的CCD成象传感器,因为作为竞争对手,他们不可能从日本获得最高性能的传感器。

空间科学敏感器用红外读出电子部件:目前的技术水平与今后的方向(二)

美国光学工程师学会于1992年召开了“红外探测器:目前的技术水平”的专题会议,会后出版了该次会议的会议录,现将该会议录中的论文题目摘录如下:

采用室温光具的热红外成象光谱技术(下)

4.分析通过计算作为滤光片-探测器距离及滤光片带宽的函数的相对信号幅度,对把为本项目研制的元件组合后所预期的性能进行了分析。这种分析是以每个探测器元件所接收到的光学信号为基础的。假定来自光栅的波长为λ_0的单色辐射被聚焦在焦平面的x_0处。在与焦平面相隔D距离的滤光片处,辐射是以一定的时间间隔x_0±x_m照射该滤光片的。

用于卫星混合光学通讯/成像传感器系统的下一代CMOS受控像元传感器(下)

4 耐辐射测试的方法论 该项目包括用相同的标线制造我们称为“ Dumb”的APS成像仪。

用于卫星混合光学通讯/成像传感器系统的下一代CMOS受控像元传感器(上)

本文给出了当前的选择:(1)永远增加数量甚多的低地球轨道 (LEO)人造卫星星群的个数,这些卫星是分别用于商业和军事的全球覆盖系统;或(2)另一个方案是采用数量较少的地球同步卫星系统;这些卫星星群处于高地球轨道上(HEO),当然其成本和复杂性都较高。另外,大量商业通讯和军用工作卫星系统的设计师正在研究第三种方案的潜在优点和工作结果,这就是处于LEO和HEO之间的中等地球轨道(MEO)高度的人造卫星系统。在这些MEO轨道高度上,总剂量和位移损伤两方面的缺点能被所需卫星数量很少的优点所取代。随着实时地球观察卫星传感器系统对高带宽通信需要的不断增加,以及美国航空航天局在应力辐射环境中对星际空间和深层空间进行无人飞行探测的增加,美国喷气推进实验室(JPL)正在研制和发展下一代灵巧的传感器,以便着手解决这些新的要求:低成本、高带宽、小型化、超低功率,以及飞行环境中的牢固性。对于辐射加固/可容许的受控像元传感器CMOS成像仪来说,它能被适当地开一个窗口,从而具有低功率、芯片控制、定时、数字化输出、数据通道高效地压缩在芯片上等功能,高带宽光学通讯线路正在被设计和调研,用来对光学/混合结构的成像系统减少体积、减轻重量和降低成本。

空间科学敏感器用红外读出电子部件:目前的技术水平与今后的方向(上)

本文对空间科学敏感器用的红外读出电子学部件进行了评述。讨论了科学红外焦平面列阵读出的一般要求。根据工作、复杂性、噪声以及其它工作参数,介绍了晶胞电子学部件的一些具体方法。评述了红外焦平面列阵读出电子学部件的最新成果。讨论了用于实现红外焦平面列阵读出电子学部件的一些实施技术。对于满足美国宇航局及其它科学用户的需求这一点,提出了今后的方向。