基于反射信号提取的双星系统轨道估算

在观测双星系统时,接收的信号包含伴星反射成分。反射信号的时延可以给出伴星的位置、运动等信息,提取反射信号可以实现双星系统的轨道估算。利用相关函数,可实现对反射信号的提取,但由于双星的相对运动,直接对接收信号进行自相关运算不能提取反射信号。提出了一种基于对接收信号在时域做变换的方法,计算接收信号与变换后信号的互相关函数,可以解决运动情形下反射信号的提取。利用MATLAB对具体的情形进行了模拟,成功地提取了反射信号,验证了该方法的有效性。

HXMT的空间环境本底计算

硬X射线调制望远镜(HXMT)是一颗宽波段X射线(1～250 keV)天文卫星,其核心载荷高能X射线望远镜(HE)工作于硬X射线能区(20～250 keV),致力于实现硬X射线的高灵敏度巡天观测,描绘硬X射线天图,并对特殊天体作高灵敏度定点观测.为了获得高灵敏度,必须有效地抑制本底.本底主要是由轨道环境中的粒子(γ射线、质子、电子、中子)与探测器相互作用产生的.本文结合大量的描述近地空间本底的文献和最新的实测数据,整理出一套自洽的近地空间本底粒子的数据和公式,便于应用.并通过Geant 4软件模拟计算给出了HXMT的本底及本底随时间和轨道的变化.

基于最大熵方法月球表面亮温度数据处理模拟

由天线成像原理可知,通过密云50 m天线、"嫦娥一号"卫星(CE-1)和"嫦娥二号"卫星(CE-2)所搭载微波探测仪获取的月球亮温度图是微波天线方向图与真实亮温度图的卷积,所以想清晰准确地还原亮温度图,就必须采取反卷积方法。在处理过程中引入最大熵方法,选择基于Bonavito提出的直接迭代法求解方式,并论证了其作为反卷积方法的可行性,通过一系列的模拟仿真验证其反卷积的有效性。仿真结果理想,对后期处理真实数据(密云50 m天线观测数据,微波探测仪观测数据)打下坚实的基础。

干涉成像,显微宇宙

与传统的几何成像相比,干涉成像不那么直观,要用复杂的数学方法才能从观测数据重建出目标图像。但是,它的成像分辨率可以突破单台望远镜口径的限制,与望远镜之间的最大基线长度成正比。这使得天文学家可以在现有技术条件下,不断提高成像的分辨率。目前天文干涉阵的角分辨率可以达到毫角秒乃至亚毫角秒级水平,成为探索宇宙多尺度细致结构的有力工具。在发展的历程中,干涉成像产生了一批具有里程碑意义的科学成果。将来,干涉成像也将成为探索黑洞视界、地外行星等一批极具挑战性课题的主要手段。

极低频射电天文观测现状与未来发展

极低频(<40 MHz)是现代天文观测一个十分重要的频段,通过极低频探测可以开展太阳爆发、恒星形成、星系演化、宇宙早期状态等重要研究。但是对于频率低于10~20MHz的信号而言,由于地球电离层的反射或严重失真影响,以及地球上存在低频无线电干扰源,无法对该频率范围内的信号进行探测研究。月亮背面是开展低频射电观测的一个独特的平台,相比于地球来说是一个得天独厚的理想环境。对具有代表性的极低频射电望远镜进行了调研,就极低频天文观测的科学意义、发展现状和相关技术做一个回顾性总结。在可预见的未来几年,我国嫦娥4号搭载的极低频射电频谱仪将是世界上最重要的低频观测设备之一,本文也对该设备进行了初步介绍。

由斑点图重建天文图像的方法

首先介绍了斑点图形成机制以及获取方法,并借助计算机模拟了斑点图的生成。然后重点描述斑点图的图像重建方法,包括频率域和空间域重建方法。在频率域重建方法部分依次详细叙述了用于复原模信息的斑点干涉法和用于复原相位信息的由模复原相位法、Knox-Thompson法、斑点掩模法;空间域重建方法部分介绍了典型的LWH法和迭代位移叠加法;另外,盲消卷积法也为斑点图重建提供了新的思路,文章对此方法也做了介绍;特别地,还对国内在该领域的相关工作做了介绍;关于斑点图重建方法在天文学、天体物理学等领域的应用,文章做了有针对性的介绍;最后一章是斑点图图像重建方法的总结。

X射线毫秒脉冲星J0437-4715的多波段观测研究

基于澳大利亚PARKES天文台射电数据和RXTE(Rossi X-ray Timing Explorer)中ASM(All Sky Monitor)的X射线数据对毫秒脉冲星J0437-4715进行两个波段的研究.对J0437-4715在射电波段的观测运用TEMPO2软件对不同终端系统的计时数据进行校准,提高了计时模型精度.用结构函数法,利用RXTE全天候扫描ASM的观测数据,对J0437-4715在X射线波段的光变进行中长期研究,发现它在X射线波段存在一个620 d的光变周期.

HXMT卫星快视成像

硬X射线调制望远镜(Hard X-ray Modulation Telescope,HXMT)的最重要的工作模式是扫描观测,包括巡天扫描观测和小天区深度扫描观测.HXMT的标准成像需要被观测天区完整的二维扫描观测数据,而同时利用HXMT的观测数据中包含的空间调制信息和旋转调制信息,快视成像可以在只有一维扫描的情况下获得被观测天区的较粗略的流强分布,从而可以在卫星的视场扫过一块天区后很快给出被观测天区的尽可能多的信息.本文详细介绍了快视成像的过程,并通过模拟计算给出了巡天扫描观测快视成像的灵敏度、定位精度和角分辨能力的分布.快视成像能提高HXMT发现暂现源的灵敏度,及时发现并定位出现在HXMT视场中的高能爆发现象,减少较强的暂现源和爆发对标准成像干扰将是标准成像的重要补充。

差分CLEAN算法在编码板成像中的应用

编码板多用于硬X射线及更高能量波段的天文成像。采用交叉相关算法对编码板图像进行重建时会产生鬼像,成像质量不高。采用CLEAN算法可以有效消除鬼像,但该算法仍然无法抑制由不等间隔采样和数据缺失引入的误差。采用差分CLEAN算法对编码板图像进行重建。该算法直接在探测器数据空间进行处理,由模型数据推算出探测器上各点的数值,无需对数据进行插值等操作,能够规避上述问题,提高成像质量。选用理想点源数据加入了泊松噪声和人造坏数据点进行了模拟重建,结果显示差分CLEAN算法能够得到比CLEAN算法更低的噪声水平和更接近真实值的点源强度。IBIS是INTEGRAL卫星上的主要编码板成像设备,目前已经有大量损坏的探测器单元。用差分CLEAN算法对IBIS望远镜的数据进行了处理,与INTEGRAL标准处理软件OSA采用的CLEAN算法相比也得到了噪声水平更低的结果。

最大熵与MP-CLEAN方法对扩展源图像重建的比较

在射电综合成像领域,通常需要用退卷积的方法补全频域稀疏的采样。由于扩展源的频域信息更为丰富,要补全这些信息相对于点源来说更难,因此扩展源的图像重建是射电综合成像领域的一大难点。为了探索射电干涉扩展源图像重建方法的特点,将最大熵与一种加速的CLEAN方法(文中称之为Multi-Point CLEAN,MP-CLEAN)对扩展源的干涉阵模拟数据的图像重建进行了比较。通过比较,发现对于同样的观测数据,两种方法都能较好地重建图像,但MP-CLEAN方法的旁瓣祛除效果与重建效果优于最大熵方法,而且在模拟数据重建中MP-CLEAN方法的总体速度比最大熵快3倍以上。最后,在讨论部分通过研究两种方法中参数的选择对重建结果的影响,发现最大熵方法比MP-CLEAN方法对参数选择的依赖性弱,这表明最大熵方法有更好的鲁棒性。

HXMT准直器方案的优化设计

空间硬X射线调制望远镜(HXMT)的性能与探测器的总灵敏面积紧密相关．利用蒙特卡罗工具对仪器的本底和点扩展函数进行计算分析,提出了一种优化的准直器构造方案,能减少探测单元总质量80多千克,相当于至少5套新探测单元质量．在同样的卫星载荷质量限制下,新方案可以增加探测单元,达到增大总探测灵敏面积,提升HXMT灵敏度和角分辨率等性能的目的．