分类: 提交时间: 2024-01-31 合作期刊: 《天文学报》
摘要: 目前已发现了285颗围绕太阳系八大行星公转的卫星, 它们的轨道和物理性质呈现了丰富多样性. 目前为止, 几乎所有的卫星研究工作都基于单个卫星系统或者卫星群, 似乎缺少统一的研究. 提出了一个新的与行星性质无关、只与恒星半径有关的轨道参数$n$, 定义为以太阳半径为单位的轨道半长轴的自然对数. 不同行星的卫星的$n$值都存在双极分布, 绝大部分卫星在$n\gtrsim2$区间, 其次在$n\lesssim-1$区间, 位于中间区域的行星则很少. 从卫星物理参数和轨道参数与$n$的关系中发现, 分属六大行星的卫星有明显的共同特征. 首先, 轨道偏心率和轨道倾角偏大的卫星的$n$值都在3.5左右, 它们都是巨行星的不规则卫星. 其次, $n$值在$-$1和1之间的卫星绝大部分体积大、质量大、反照率高、自转速度慢. 从文献中找到11颗系外卫星候选体, 获得了它们轨道$n$值和卫星质量, 发现后者也是在$-1
分类: 提交时间: 2024-01-31 合作期刊: 《天文学报》
摘要: 在这篇文章中, 提出了一种基于改进的指数平滑和Vondrak\_Cepek联合平滑的氢铯综合时间尺度产生方法. 以最小误差方法为理论基础, 动态估计氢原子钟频率漂移参数, 提升氢原子钟钟差预测准确度; 基于改进的二次指数平滑产生氢原子钟组时间尺度、加权平均方法产生铯原子钟时间尺度, 同时设计Vondrak\_Cepek滤波器以结合两类时间尺度长短期稳定度优势, 提升综合时间尺度性能. 实验结果表明, 所提方法产生的氢铯综合时间尺度时稳可达$1.60 \times 10^{-15}$, 天稳可达$3 \times 10^{-15}$, 优于ALGOS、AT1和Kalman滤波3种经典方法产生的时间尺度性能.
分类: 提交时间: 2024-01-31 合作期刊: 《天文学报》
摘要: 利用CHAMP (CHAllenging Minisatellite Payload)、GRACE-A (Gravity Recovery and Climate Experiment-A)、SWARM-C (The Earth's Magnetic Field and Environment Explorers-C)等3颗极轨卫星的资料, 研究360--480\;km高层大气密度在低纬度区域的午夜极大值(Midnight Density Maximum, MDM)现象. MDM一般出现在23:00---02:00\;LT (Local Time)之间, 峰值位置在低纬度${15}^\circ$以内, 谷值位置在中纬度${35}^\circ$--${45}^\circ$附近, 整体略偏向南半球, 振幅约为平均密度的26\%. 随着高度增大以及太阳辐射水平的增强, MDM振幅呈减小趋势; 冬至和夏至日附近的季节效应会减弱MDM振幅, 在春秋分日的振幅最大. 用3个主流大气模型\lk DTM2000 (Drag Temperature Model 2000), NRLMSISE00 (US Naval Research Laboratory, Mass Spectrometer and Incoherent Scatter radar)和JB2008 (Jacchia-Bowman 2008 model)对MDM进行模拟, JB2008没有刻画出MDM现象; 另两个模型低估了MDM效应, 在360\;km和480\;km两个高度DTM2000模型的振幅仅为观测的46\%和53\%, NRLMSISE00模型仅为观测的33\%和26\%; 模型没有准确刻画出MDM与高度、辐射水平和季节的关系. 联合3颗卫星的资料, 研究了一种基于地理纬度的6阶勒让德多项式, 同时融合地方时和高度因素的经验函数, 在振幅和相位上可以较好地刻画MDM特征, 相关系数达到0.923, 可为大气密度模型的修正提供借鉴, 服务于低轨道航天器高精度轨道预报.
分类: 提交时间: 2024-01-31 合作期刊: 《天文学报》
摘要: 基于多波段的观测数据, 研究了黑子本影振荡在太阳大气不同高度或温度的振荡特征. 目标黑子发生在2017年9月15日, 位于活动区12680. 多波段的观测数据包括AIA (Atmospheric Imaging Assembly)的极紫外成像及IRIS (Interface Region Imaging Spectrograph)的紫外光谱和成像. 在太阳黑子的本影位置, AIA 1700\;{\AA}\lk光变曲线的振荡周期约为(4.2$\pm$0.8)\;min, 而AIA 1600\;{\AA}、171\;{\AA}和193\;{\AA}光变曲线的振荡周期约为(2.8$\pm$0.3)\;\lk min. IRIS 的Mg II h和k谱线及远紫外成像(2796\;{\AA})都表现为(3.1$\pm$0.5)\;min的准周期振荡, 而谱线Si IV 1393.76\;\lk{\AA}的振荡周期约为(2.9$\pm$0.4)\;min. 观测结果说明黑子本影的振荡周期随着太阳大气高度的升高而逐渐减小. \lk较短的周期可认为是3\;min振荡, 很可能与黑子本影上方的慢磁声波有关, 它起源于温度极小区并向上传播到日冕. 较长的周期可解释为光球的5\;min振荡, 与太阳的P模振荡有关.
分类: 提交时间: 2024-01-31 合作期刊: 《天文学报》
摘要: 连线干涉测量(Connected Element Interferometry, CEI)是一种全天时全天候的被动测角技术, 已用于空间目标的跟踪监视. 地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit, GEO)卫星需要频繁机动以保持轨位或完成其他任务, 其机动后的快速轨道恢复能力对于监视预警极为重要. 针对基于CEI的GEO短弧定轨和预报, 分析了定轨算法的形亏和数亏, 在附加先验轨道约束的短弧定轨基础上, 提出了轨道半长轴初值的自适应优化方法. 利用亚太七号卫星的CEI仿真和实测数据进行了短弧定轨和预报, 实验结果表明, 采用优化后的半长轴初值, 30\;min短弧定轨和10\;min预报的卫星位置分量精度均优于4\;km, 能够满足非合作GEO目标机动后快速轨道恢复的需求.
分类: 提交时间: 2024-01-31 合作期刊: 《天文学报》
摘要: 流星光学监测网是定位陨石和观测火流星的基础科研设施. 流星光学监测系统利用光学相机高速采集天空图像, 使用嵌入式系统实时处理数据, 能够快速识别流星并获取流星位置和陨石落点信息, 是构成流星监测网的关键仪器. 为提高流星光学监测系统获取信息的实时性及准确性, 提出了一种基于嵌入式人工智能设备的流星光学监测系统. 该系统由软件及硬件部分组成: 硬件部分包括观测设备(商用高空抛物摄像头)以及数据处理设备(嵌入式人工智能设备); 软件部分运行于数据处理设备内, 主要包括控制界面模块、流星监测模块、数据管理模块. 实际工作时, 摄像头采集天空视频信息, 流星监测模块从视频流中实时监测流星并存储包含流星视频的数据, 数据管理模块将流星位置信息实时传回数据中心用于预警. 观测结束后, 将原始观测数据同步至数据中心用于后续科学研究. 在整个系统中, 流星监测模块决定了整个监测系统的实时性及准确性. 该系统采用嵌入式人工智能设备与人工智能算法结合的方法构建流星监测模块. 通过使用实测数据对搭载监测模块性能进行测试, 结果表明: 流星监测模块能够达到0.28\%的低误检率以及100\%的召回率, 且数据处理速度达到了Mobilenetv2的8倍. 进一步将包含监测模块的整个流星光学监测系统部署于太原理工大学-张壁古堡远程天文台, 通过实测表明流星光学监测系统实用中能达到100\%的召回率和较低的误检率.
分类: 提交时间: 2024-01-31 合作期刊: 《天文学报》
摘要: CK型陨石是一类高度氧化的碳质球粒陨石, 金属/磁铁矿的比值接近零. 与其它类型的碳质球粒陨石(岩石类型: 1--3)不同, 大多数CK型陨石在母体上经历了强烈的热变质过程(550--1270\;K), 以4--6型为主. 多项证据表明, CK和CV3型陨石具有成因联系. 但是, 两者在岩相结构和化学组成方面仍存在微小差异. 因此, 精细地区分和比较两者的地球化学特征对于验证CK-CV单一母体假说非常重要. Northwest Africa (NWA) 13943是一块新发现的陨石, 经历过较强烈的热变质作用. 利用扫描电子显微镜和电子探针, 确定了NWA 13943的岩石类型. 并运用质谱分析技术, 重点测定了NWA 13943陨石的全岩氧同位素和铬同位素组成. 综合岩石结构、矿物化学成分、氧同位素异常($\Delta^{17}$O, $\Delta$代表同位素分馏值)和铬同位素异常($\varepsilon^{54}$Cr, $\varepsilon$表示样品中的同位素比值与标样中的同位素比值的相对偏差的10$^{4}$倍), CK和CV型陨石的母体可能形成于原行星盘中两个相似但不同的化学源区.
分类: 提交时间: 2024-01-31 合作期刊: 《天文学报》
摘要: 北斗卫星导航系统(BeiDou navigation satellite System, BDS)已于2020年7月正式建成并开通, 北斗三号(BDS-3)在旧信号B1I和B3I的基础上, 增加了B1C、B2a新信号. 为了全面评估BDS-3的新信号B1C、B2a的定位性能, 试验了GPS (Global Positioning System)、BDS-3、BDS-2/BDS-3新旧信号的定位性能和BDS系统不同频点与GPS组合定位性能, 对BDS (B1I+B3I、B1C/B2a)+GPS (L1+L2)组合静态PPP (Precise Point Positioning)定位性能进行分析, 并与单卫星系统对比分析. 试验结果表明: BDS-3 (B1C/B2a)在East (E)、\lk North (N)、Up (U)方向的定位精度优于1.25\;cm、0.89\;cm、1.67\;cm, BDS-3新旧频点在E、N方向上定位精度与GPS L1/L2 在同一水平上, U方向上新频点定位精度高于GPS L1/L2和BDS-3旧频点, 较旧频点定位精度提升了34.2\%, 新频点收敛时间25.9\;min比旧频点提升了12.7\%; 相较于BDS、GPS单系统, 组合系统BDS/GPS定位精度和收敛时间有了明显的提高, BDS-3 (B1C/B2a)+GPS在E、N方向上与BDS-3 (B1I/B3I)+GPS定位精度相当, 在U方向上定位精度前者较后者有了明显的提升, 提升了17.2\%, 组合系统新频点收敛时间20.1\;min比旧频点提升了17.6\%.
分类: 提交时间: 2024-01-31 合作期刊: 《天文学报》
摘要: 以球状星团NGC (New General Catalogue) 104、NGC 5139、NGC 6121为实验样区, 选取了视差等10个恒星参数, 通过引入地学中的空间分析理论和相应的分析框架为定量描述球状星团成员星的空间分布特征提出了一种基于地学的研究范式. 通过计算全局和局部莫兰(Moran)指数得到球状星团成员星各恒星参数的空间分布特征. 研究结果表明: 球状星团NGC 104、NGC 5139、NGC 6121成员星的各恒星参数在总体上呈现出空间正相关特性, 表现出空间集聚特征, 但不同恒星参数之间存在差异; 局部空间分布也呈现聚集特征, 而不同的成员星呈现出不同的空间分布特性和趋势. 总体而言, 用地学空间相关分析系统地定量化描述球状星团成员星空间分布特征, 能够为球状星团的研究提供新的思路.
分类: 提交时间: 2024-01-31 合作期刊: 《天文学报》
摘要: 射电望远镜一般要在宽频段内进行连续观测, 但传统相控阵天线设计方法难以兼顾宽频带和大角度扫描特性. 紧耦合天线的设计方法为宽带大角度扫描天线提供了新的设计思路, 基于此设计了一款宽带双极化\lk Vivaldi相控阵馈源. 首先结合Wheeler提出的连续电流片概念及等效电路对紧耦合原理进行理论分析, 然后针对Vivaldi天线分析了阵元间的强耦合能够有效拓展天线的工作带宽. 在此基础上设计了一款宽带Vivaldi相控阵馈源. 馈源阵列由8$\times$9 Vivaldi天线阵元组成, 该阵列的工作带宽为2--8\;GHz, 并且能够在E面和H面均实现\lk$\pm$45$^\circ$的扫描特性. 最后对该馈源阵列进行了样机加工和测试, 测试结果与仿真结果具有较好的一致性.
分类: 提交时间: 2024-01-05 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 针对低轨空间变光目标星像形态变化频繁且运动速度快,跟踪目标时很难准确捕获目标 位置信息这一难点,提出卡尔曼滤波与 Camshift 相结合的目标跟踪方法。根据目标的难捕获特 性,引入卡尔曼滤波外推对目标进行位置预测,用改进的 Camshift 跟踪目标,即基于灰度图像 单通道的白色提取的目标跟踪方法,实现低轨变光目标稳健跟踪和提高目标捕获率; 当目标与恒 星瞬间相互遮挡时,用改进的遮挡目标预判方法进行位置预测,同时用卡尔曼滤波的预测位置代 替 Camshift 计算出的目标位置,作为观测位置去更新卡尔曼滤波,实现遮挡目标稳健跟踪和提 高目标捕获率。实验结果表明:跟踪目标的可变波门根据目标大小自适应调整,不仅可以实现中 高轨目标稳定跟踪,而且对低轨变光目标具有稳健跟踪效果。当目标与恒星瞬间相互遮挡时能 稳健跟踪目标,提高跟踪数据的有用率。该方法程序运行速率快,灵敏度高,适用性强,实时性 好,具有很好的使用价值和广泛应用前景。
分类: 提交时间: 2024-01-05 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 空间碎片监测网采集的轨道测量数据是轨道编目的基础。面对巨量碎片和有限的监测站 点,数据采集方法与快速的作业任务调度优化是充分发挥监测效能、提升编目能力和精度的关键 技术。监测任务包括常规监测、重点目标监测和应急监测等。针对监测网多任务调度优化问题, 以监测收益为目标函数,分别提出线性指派模型和考虑移动成本的非线性指派模型,并使用改进 的 LAPJV 算法和改进的 2-opt 算法进行解算。开展了地基观测网络空间碎片监测任务优化仿真 实验,线性模型和非线性模型处理 200 个测站、7 170 个碎片的 4 h 任务规划,改进的 LAPJV 算法和 2-opt 算法的解算时间分别为 12.051 s 和 162.071 s,监测总收益分别为 289 399.07 和 285 333.79,分别可监测 2 931 和 2 918 个碎片,占碎片总数的 40% 以上。结果表明,模型/算 法兼顾解算速度和精度,具有近实时监测任务优化的能力,可以作为监测任务优化的有效解决方 案。
分类: 提交时间: 2024-01-05 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 探测器 DOR 信号与射电源信号频谱特征不同引起的接收设备相位波动误差是月球和深空 探测 VLBI 测轨的重要误差源之一。新型 PN-DOR 信标通过使用伪随机序列对现有 DOR 信标 扩频调制生成,实现与射电源信号相似的频谱特征,可有效降低相位波动误差。研究 PN-DOR 信标在 VLBI 测轨应用中相位误差与带宽综合群时延误差计算方法,在此基础上通过比较相同 发射功率条件下 PN-DOR 与 DOR 信标总时延误差,分析 PN-DOR 的适用条件。
分类: 提交时间: 2024-01-05 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 作为中国自主研发的全球卫星导航系统,北斗卫星导航系统的建设从一开始就确定了三 步走的战略。围绕精度和效率等性能指标,进行了几项试验以确定一个合适的地面跟踪网。结果 表明,在已有 60 个测站的情况下,增加跟踪站的数量并不能继续提高北斗三号轨道和钟差产品 的精度。进一步的精度提升应该更依赖于天线相位中心改正缺失和太阳光压模型不完善等模型 缺陷问题的解决。
分类: 提交时间: 2024-01-05 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 采用 HY2D 卫星 2021 年 6 月 1 日―14 日和 6 月 19 日―27 日星载 GNSS 主、备份接 收机数据,基于简化动力学定轨算法,研究了星载 GPS 精密定轨技术,分析了主、备份接收机 性能及其定轨精度。利用主、备份星载 GPS 数据定轨,得到相位拟合残差 RMS 的平均值,分 别为 0.69 cm 和 0.82 cm。当轨道重叠 4 h 时,主份接收机径向差异为 0.2 cm,三维位置差异为 0.6 cm;备份接收机径向差异为 0.3 cm,三维位置差异为 1.7 cm,备份接收机结果差异稍大。 用法国 CNES 提供的精密轨道检验主、备份接收机数据的定轨精度,发现主、备份接收机定轨 结果与法国产品的径向差异平均值分别为 0.8 cm 和 1.2 cm。用站星间高度角大于 20◦ 的全球 SLR 核心测站观测数据检验主、备份接收机定轨精度,其测距方向残差 RMS 分别为 1.51 cm 和 2.44 cm。研究结果表明,HY2D 卫星搭载的主、备份星载双频 GNSS 接收机都可以满足卫 星径向厘米级精度的定轨需求。
分类: 提交时间: 2024-01-05 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 富尘埃宽发射线类星体在星系演化中十分关键,而星系中分子气体的信息有助于人们了 解其恒星形成潜力等性质。使用 IRAM-30m 望远镜对红移 0.5 < z < 3 之间的 9 个富尘埃宽发 射线类星体的 CO 发射线进行了观测,并在 8 个源中成功探测到 9 条不同能级的发射线,其中 5 条为强探测信号,4 条为暂定探测信号。根据 CO 线宽与光度关系,7 个源满足未被引力透镜 严重放大的关系,而 1 个源可能被放大约 12 倍。利用文献以及能谱分布拟合得到远红外光度, 并对引力透镜效应造成的严重放大进行矫正,估算出它们的恒星形成率为 (40 ∼ 3 500) M⊙·a −1, 气体耗竭时间为 (20 ∼ 300) Ma。将它们的红外光度与 CO 光度进行比较,发现该富尘埃宽发射 线类星体样本的恒星形成效率相对其他亚毫米波星系及类星体无明显区别。在该样本中发现了 活动星系核相对强度与气体耗竭时间的负相关关系,这与目前的类星体演化理论相符。
分类: 提交时间: 2024-01-05 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 极小质量白矮星双星对于双星演化、公共包层、AM CVn 双星、星震学研究都十分重 要。考虑到它们的周期比较短,它们还是重要的引力波源,然而它们的形成和演化仍然不清 楚。通过利用最新的一种磁滞模型,建立了极小质量白矮星双星的形成和演化模型。研究给 出它们形成的初始参数空间,并发现通过稳定物质转移形成的极小质量白矮星的质量范围为 (0.11 ∼ 0.21) M⊙。此外,研究发现部分极小质量白矮星双星能在宇宙年龄内演化成为 AM CVn 双星,这些极小质量白矮星的质量范围为 0.14 ∼ 0.16 M⊙。研究还发现它们的引力波信号 能被 LISA、天琴、太极探测器探测到。最后还讨论了不同的物质积累效率对于同一双星系统演 化结果的影响,发现它除了明显影响主星最终质量外,对于伴星和双星演化过程并无太大影响。
分类: 提交时间: 2024-01-05 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 火星是太阳系中的类地行星之一,研究火星的演变和现状对进一步了解地球环境的形成 和未来演化具有重要意义。对火星表面地形地貌的探测和研究表明,火星表面曾经存在液态水, 因此寻找火星上的水冰是进行火星探测的重要科学目标之一。在火星探测中,穿透雷达利用电磁 波的穿透特性获得分层界面的回波时延与信号强度来反演次表层物质的介电常数和损耗角正切。 次表层的介电特性参数有助于推断该层介质的物理特性以及是否存在水冰等重要信息,进而了 解火星的气候和地质演化历史。文章介绍了环绕器雷达的探测原理;然后介绍了利用次表层探测 雷达的回波数据来反演火星介质的介电参数的方法,以及这些方法在探测火星水冰中的科学应 用和成果;最后对我国的环绕器雷达应用前景做出了展望。
分类: 提交时间: 2024-01-05 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 银河系的邻居仙女座星系 (M31) 是本星系群中恒星质量最大的成员。观测表明,M31 正 与银河系相互接近,且两者极有可能在未来发生并合。 N 体模拟作为研究星系并合的有力工具, 在过去半个世纪内取得了长足的发展,也在有关银河系与 M31 并合的定量研究中发挥了巨大 的作用。随着星系结构理论的丰富、观测水平的提高以及 N 体模拟软件技术的成熟,银河系与 M31 并合的图像也越来越清晰与完善。简要介绍了银河系与仙女座星系并合模拟研究的工作流 程,回顾了各步骤所用到的理论模型或软件条件于近几十年内取得的发展,选取各阶段代表性模 拟结果进行比较;最后给出了未来的研究趋势与改进方向。
分类: 提交时间: 2024-01-05 合作期刊: 《天文学进展》
摘要: 自 2015 年以来,人们已经探测到 93 例恒星级双黑洞并合引力波事件,测量了双黑洞质 量、自旋和距离等参数,并获得了其统计分布。不同双黑洞起源机制产生的双黑洞性质分布,特 别是自旋分布,会显著不同,其可用来限制双黑洞起源。简单回顾了双星演化和动力学相互作用 等双黑洞形成机制及自旋来源;综述了利用自旋限制双黑洞起源的一般方法和常见模型,以及利 用 LIGO/Virgo 引力波数据取得的相关进展,并对未来发展前景进行了展望。