天宫一号飞行器失效后激光测距实验分析

天宫一号飞行器于2016年3月终止了数据服务,成为在轨飞行的"空间碎片".其所处的轨道空间,高度约400 km,是天宫二号航天器、国际空间站等载人航天器以及一系列对地测量卫星运行的重要区域.空间碎片对这些航天器的运行构成严重威胁.卫星激光测距是目前空间目标观测手段中精度最高的一种,测量精度可达厘米量级,其高精度的观测结果为碰撞风险评估提供了有力支撑.天宫一号装有角反射器,这为激光测距提供了良好的实验平台.2016年3~5月期间,中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站(7237)和中国科学院上海天文台佘山观测站(7821)以及中国科学院紫金山天文台等单位联合对失效的天宫一号目标进行了激光测距实验,共获得有效数据23圈.通过实测数据处理分析,发现激光观测数据的均方根(RMS)即定轨精度可以达到10 cm.利用卫星激光测距(SLR)精密定轨得到的新根数做轨道预报,两天的预报在地固坐标x,y,z三个分量上的误差约200~300 m,径向误差好于100 m,能够满足激光测距后续观测的要求.本次实验将为天宫二号及其他低轨道航天器的激光测距和精密定轨提供有益的参考和技术支撑.     

利用脉冲星观测检测和研究板块运动和地震

1 板块运动与地震甚长基线干涉测量(VLBI)、卫星激光测距(SLR)和全球定位系统(GPS)等空间新技术的发展开辟了监测和研究地球运动的新途径。利用这些空间技术高精度地测量地壳运动(板块运动和区域性地壳形变),进一步研究这些运动的力学机制以及与其他地球物理现象和地球内部结构的关系,是当今地球科学研究的前沿。     

上海、西安两SLR站地心坐标和基线长度的精密测定

目前全球激光测距网日臻完善,大部分台站的测距精度已达厘米级。国内的激光测距网正在形成。上海天文台和西安测绘研究所的SLR站,于1984年10月18日至26日实施了国内首次对Lageos卫星的联测,成功地取得了一批资料。我们将这些资料与同期的全球SLR网的资料,用复弧法联合解算,精密测定了上海、西安两SLR站的地心坐标和基线长度,取得了较理想的结果。这些结果可用来检核我国的天文大地网。由于在复弧法中可把地球自转参数与卫星轨道、测站坐标联合解算,这就大大减弱了地球自转参数的误差对测站坐标和基线长度精密测定的影响。     

高精度千赫兹重复频率卫星激光测距系统及实测结果

千赫兹重复频率激光测距具有目标捕获快、回波数多、测距精度高、标准点数据密度高等优点, 已成为国际激光测距技术的发展趋势. 针对千赫兹激光测距系统, 中国科学院上海天文台采用皮秒脉宽千赫兹频率激光器和高精度事件计时器, 研制了纳秒级控制精度的事件模式距离门控及后向散射避免电路, 设计开发高实时性控制软件和数据预处理软件, 建立了高精度千赫兹重复频率卫星激光测距系统, 实现了从低轨到中高轨卫星千赫兹重复频率常规观测和低轨道卫星白天测距, 测距精度7~12 mm, 并在国际上首先实现了同步轨道卫星千赫兹重复频率激光测距. 与低重复频率激光测距相比, 激光测距有效回波数和标准点数据密度有数量级增加, 测距精度也有了一定的提高.     

海洋二号卫星SLR精密定轨

随着我国第一颗海洋动力环境卫星海洋二号(HY-2)的成功发射并正式投入使用,我国的海洋环境监测与海洋资源探测能力得到了进一步完善和提高.精密轨道跟踪和确定是海洋动力环境卫星的关键技术,也是有效利用包括雷达高度计在内的星载设备观测数据开展海洋科学研究的必备条件.本文介绍了我国首次HY-2卫星激光测距(SLR)国际联测的情况,采用动力学定轨方法,利用6个月的SLR实测数据进行了精密定轨,并通过内符合精度、与DORIS轨道的比较以及站星距检核等方法仔细分析了SLR定轨精度.处理结果表明,HY-2卫星SLR定轨的平均三维位置精度约为12.5cm,径向位置精度好于3cm.这项工作为SLR国际联测及精密定轨在我国对地观测卫星工程中的应用提供了成功范例.     

北斗三号: 走出自主创新的中国道路

正北斗三号全球卫星导航系统由地球中圆轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和地球静止轨道卫星三种不同轨道的卫星组成,包括24颗地球中圆轨道卫星,3颗倾斜地球同步轨道卫星和3颗地球静止轨道卫星。相对于灵动活泼的地球中圆轨道卫星、飘逸优雅的倾斜地球同步轨道卫星,此次发射的地球静止轨道卫星,被抓总研制单位中国航天科技集团有限公司五院北斗人亲切地称为"吉星"。因为在"吉星"家族中排行老三,大家也亲切称呼第55颗北斗导航卫星为"嚞(音zhé)星"。这些北斗"吉星"高高地驻守在距离地球36000     

中国卫星激光测距流动站地心坐标的归算

为了监测中国地壳运动, 由中国地震局地震研究所研制了两台卫星激光测距(SLR)流动站, 其中一台属国家地震局地震研究所. 在我国大科学工程项目的支持下, 从2000年8月至2002年1月实施了从东到西、从南到北跨度达几千公里的第一次流动观测. 共测量了3个点: 北京、乌鲁木齐、拉萨. 每个站点观测了近两个月, 获得了一批SLR观测资料. 用这批资料结合全球SLR资料在ITRF2000坐标系下解算了这3个站点的地心坐标, 达到了比较好的精度.     

GRACE卫星非差运动学厘米级定轨

随着IGS精密星历精度以及星载GPS接收机性能的提高, 基于星载GPS载波相位观测值的非差运动学方法不但可以取得与弱化动力学方法(reduced-dynamic method)相当的定轨精度, 而且由于其不依赖于力学模型, 还非常适用于如CHAMP, GRACE和GOCE等轨道极低的地球观测卫星, 因此成为了精密定轨中的研究热点. 详细分析了星载GPS非差运动学定轨误差改正模型及改正方法; 给出了一种改进的星载GPS非差数据质量控制技术以及大型法方程快速求解算法; 自主研发了一套非差运动学精密定轨软件, 并利用软件对GRACE卫星进行了轨道计算. 结果表明: 与JPL提供的事后精密轨道进行比较, GRACE-A卫星单天非差运动学轨道的径向精度为3~4 cm, GRACE-B卫星为3~5 cm.     

动态点击

正地球的"新卫星"2016年4月27日,位于夏威夷海勒卡拉山的泛星1号小行星巡天望远镜,发现了一颗奇怪的小行星。这颗小行星的直径大约在40~100米之间,美国天文学家将其编号为2016HO3。科学家发现,2016HO3在环绕太阳公转的时候,似乎也在绕着地球转圈,这是迄今找到的最佳和最稳定的近地伴侣。不过,由于它距离地球太远,无法算作是地球的一颗真正的卫星,因此天文学家将其定义为地球的"准卫星"(Quasisatellite)。     

GPS,OBP和GRACE估计地球动力学扁率变化及其地球物理激发

行星地球是一个旋转的扁椭球体,其动力学扁率(即J2)变化主要由地球系统物质流动和各圈层相互作用引起.目前国际上地球动力学扁率测定主要用卫星激光测距(SLR)资料得到,然而SLR地面观测台站少,南北半球分布不均,且不是连续观测,以及受动力学模型和常数等影响.尽管新一代重力卫星(GRACE)观测大大提高了地球重力场球谐系数低阶项一两个数量级,但对二阶项C20不敏感.本文利用全球连续GPS观测得到的地表负荷位移估计地球动力学扁率J2,并联合GPS与海底气压(OBP)以及OBP和GRACE资料分别估计地球动力学扁率J2,比较和分析地球动力学扁率多尺度变化特征及其机理.结果发现GPS单独估计结果振幅偏小,GPS+OBP,GPS+OBP+GRACE和GRACE估计J2周年变化与SLR结果非常接近.而J2半周年变化,GRACE估计相对较差,主要由于GRACE资料处理没有很好扣除约161天的S2潮汐影响.另外,GPS+OBP和GPS+OBP+GRACE估计J2季节内和年季变化与SLR结果较一致,而GRACE和GPS单独估计结果与SLR结果偏差较大.并进一步利用地球物理模型资料研究对J2变化的贡献,结果表明,地球动力学扁率J2季节性、季节内和年季变化主要由大气、海洋和陆地水地表流体质量重新分布和迁移激发.     

长春卫星激光测距站的性能和观测概况

介绍了中国科学院长春人造卫得观测站的卫星激光测距系统的性能和观测概况，经过几年来的设备更新改造，系统性能有较大提高，观测质量和数量有了质的飞跃，单次测距精度由原来的5－7cm提高到1－2cm，标准点精度达到4－7mm，系统的长期稳定性由4cm提高到1cm以下，观测数量从1000从圈增加到3000圈左右，整体性能已进入国际激光测距网先进行列。     

用于高精度超远程激光测距的高光束质量大能量皮秒激光器

<正>激光超远程测距是从地面台站发射窄脉宽高能量激光束对30万千米以上的探测目标(月球和探月飞行器)进行高精度测距的一种直接测距方法.激光超远程测距不仅能为各类探月飞行器进行精确定轨和变轨提供重要指导数据,还可以为天文地球动力学、地月科学、月球物理学和引力理论等研究所需的高精度月球距离提供数据基础.目前,国际上已实现厘米量级月球激光测距精度.2018年1月,中     

太空服卫星

使用一台简单的警用扫描仪或业余无线电台,你就能收听到绕地球运行的弃置太空服发出的信号——2006年2月3日:一个在太空时代历史中最为奇特的卫星进入了轨道。随着航天飞机的发射和运行,当宇航员进入国际空间站(ISS)时,他们将一套太空服(“太空服卫星”)抛射到了舱外。美国航空     

国产千赫兹皮秒激光器在卫星激光测距领域的新进展

正千赫兹皮秒激光器是决定卫星激光测距(satellitelaser ranging,SLR)精度的核心设备.中国科学院光电研究院樊仲维项目组攻克了高主从脉冲比、脉冲光谱控制、高效率倍频转换等关键技术,获得单脉冲能量2.2 mJ/脉冲宽度、25.4ps/光束质量、M~2因子小于1.1的532nm绿光皮秒激光输出,主从脉冲比超过3000:1,达到国际同类产品最好水平.与     

动态点击

<正>系外发现"迷你海王星"日前,有天文学家声称,一颗直径约为地球3倍的温暖气态行星绕着约53光年外的一颗橙矮星运转。这颗被命名为HD21749b的行星是美国宇航局(NASA)的一颗最新卫星发现的3个小型系外行星之一。HD21749b最先由2018年4月发射的NASA凌日系外行星巡天卫星发现的。据估计,HD21749b的密度和水差不多,这     

NASA拟建地一月超高速网络连接

<正>综合国外媒体报道,美国宇航局(NASA)于2013年10月实施了一项名为"月球激光通讯演示"(LLCD)的实验,即通过激光从一颗环绕月球轨道的卫星向地球传输数据,在地一月之间建立起超高速网络连接,速度达到每秒622M,旨在为用于其他卫星和行星的3D视频传输和远程遥控机器人探索任务铺平道路。而当前用于太空通讯的无线电频率系统的传输速度只有其的几十分之一。     

卫星转发器的时延变化

使用转发式测距观测数据对地球静止轨道(Geostationary orbit,GEO)卫星进行精密定轨时,通常认为卫星转发器时延变化很小,可作为常数和卫星轨道一并求解.事实上这个假定有一定误差,影响了GEO卫星定轨精度.为了研究转发器时延对GEO卫星精密定轨精度的影响,本文对站间单差消除卫星转发器时延与非差常数解算转发器时延两种定轨方案进行了对比.结果发现,转发器时延变化对轨道的影响约为1~2 m.在此基础上,固定差分方法解算的轨道及相关参数,使用非差法反演瞬时转发器时延,结果表明转发器时延变化有明显的周日效应.转发器时延变化规律的发现,为建立GEO卫星定轨精确模型、进一步提高GEO卫星精密定轨以及轨道预报精度具有重要价值.     

遇见TESS,系外行星猎手

正NASA新航天器凌星系外行星巡天卫星(TESS)发射,它将为科学家展现我们附近行星的更清晰图景。美国宇航局(NASA)于美东时间2018年4月18日发射了一颗探测卫星,这颗带着相机和雄心的小航天器"凌星系外行星巡天卫星",又称TESS,在熊熊火焰中由Space X猎鹰9号火箭搭载升空,它将长时间在月球和地球之间停留。在接下来的两年里,它将扫描巡     

第二个“月球”

正长久以来,地球的自然卫星都少得可怜,从严格意义来说,只有月球一个。不过,地球似乎还有其他"小伙伴"。2016年4月27日,世界第一台全景式巡天望远镜和快速反应系统(PanSTARRS)中的PS1望远镜,发现了一颗特别的小行星。这颗小行星编号为2016 H03,它在环绕太阳公转时,似乎也在绕着地球转圈。虽然它距离地球很远,并不能算作严格意义上的地球卫星,但却是有史以来最好、最稳定的近地伴侣。由于环绕着太阳的轨     

GPS卫星姿态异常及其对精密单点定位估值的影响

当GPS卫星运行至与太阳和地球近似共线时,将经历姿态异常:期间星固系X轴不再保持对日(BLOCKII/IIA卫星)或背日(BLOCKIIR卫星)指向.该异常对于各IGS分析中心生成精密钟差产品和用户实施精密单点定位(PPP)均具有不可忽略的影响.研究表明,各中心在利用姿态异常时期的GPS数据生成钟差产品时,所采用的策略差异可导致IGS联合钟差产品存在问题;而对于PPP用户而言,除钟差问题影响外,卫星姿态异常致使利用标准星固系计算得到的相位缠绕、卫星相位中心偏差改正中存在超过1dm的误差,严重影响了PPP估值精度.介绍的航向姿态模型可有效改善卫星姿态异常时期PPP估值的可靠性.