用于空间科学研究的基于磁阻传感器的矢量磁强计

提出一种用于空间科学研究的基于低资源消耗各项异性磁阻传感器的矢量磁强计。该矢量磁强计的探测范围为±65000nT,–3dB带宽为DC～10Hz的磁场波,噪声功率谱密度≤0.2nT/Hz^1/2@1 Hz,非线性误差■,非正交性误差■。该磁强计搭载运行于太阳同步轨道的风云三号气象卫星(FY-3E),在轨初步探测结果表明,该磁强计具备探测空间磁场扰动(例如极光椭圆区的场向电流(20～60 nT))的能力。     

木星轨道卫星深层介质充电电势仿真研究

采用GEANT4-RIC方法, 对处于木星轨道的星用电路板FR4 (环氧玻璃布层压板)介质和电缆PTFE (聚四氟乙烯)介质的充电过程进行模拟研究, 计算不同接地状态、不同介质厚度和不同屏蔽层厚度条件下, 介质内部的充电电势。研究结果表明, 介质充电电势与介质接地方式密切相关, 双面接地可以大大降低介质的充电电势; 使用薄介质以及增加屏蔽层厚度也是降低介质内部充电电势的有效方法。     

多层电路板的深层充电研究

以欧空局的FLUMIC2模型为输入电子能谱,基于Monte Carlo方法和辐射诱导电导率模型进行多层电路板充电分析,可模拟地球同步轨道上有2 mm铝层屏蔽时的多层FR4印刷电路板的深层充电过程,得到电场和电势随介质深度的变化.研究发现与双面接地电路板相比较,电路板四层铺铜接地内部最大充电电场减少54%,有效地减小介质内部电场,降低深层放电风险.充电时间常数和电介质的物理特性有关而与电路板分层情况无关.分析各接地层的电流,两层电路板为90~150 p A m?2,四层电路板为10~100 p A m?2.     

内部充放电监测器仿真及地面实验研究

为了实现对航天器内部充放电效应的有效监测, 使用解析方法和有限元分析研究内部充放电监测器(DDCEM)内部电极层连接过孔的参数设计。结果表明, 当过孔绝缘区半径与焊盘半径之比大于2时, 可以忽略过孔对电子的泄露; 最大电位和最大电场强度均位于电极层与过孔焊盘的绝缘区; 当顶层电极输入电流达到最大量程时, DDCEM内部最大电场超过8×10⁶V/m, 存在放电风险。对DDCEM的电性能模拟测试和电子辐射测试结果表明, DDCEM测量结果在量程范围内具有很好的线性度, 当DDCEM受到电子辐射时, 能够监测到放电现象, 并通过计算可以得到放电电场为4×10⁶V/m, 超过介质的阈值电场(2×10⁶V/m), 说明DDCEM可以对内部充放电效应进行有效监测。     

利用火星低能电子能谱获取火星磁堆积边界

火星快车飞船（MarsExpress，MEX）搭载的低能电子谱仪可以测量火星附近小于20keV的电子通量数据．利用得到的96段连续测量结果，通过判断能谱拟合参数的方法确定了飞船穿越火星磁堆积层的位置，对这些穿越点进行圆锥曲线拟合后给出了火星磁堆积层（MagneticPileupBoundary，MPB）的大致形状及位置，所得结果与先前火星全球勘探者（MarsGlobalSurveyor，MGS）及Phobos-2飞船给出的结果基本吻合．此外，对获得的穿越点按照火星当地壳磁场强度分类，周围磁场强度较强（〉50nT）的穿越点拟合出的磁堆积层高度明显高于全部穿越点及周围磁场较弱（〈10nT）的穿越点拟合出的磁堆积层高度，很好地反映了火星壳磁场对火星大气与太阳风相互作用的影响．     

"资源一号"卫星星内高能粒子探测器

对空间辐射环境的效应以及“星内高能粒子探测器”原理和设计做了简要而全面地介绍，引用太阳活动宁静时期和一次剧烈的太阳扰动事件期间本仪器的观测数据显示了资料的质量和可用性。     

极轨卫星在780km高度上测得的高能粒子辐射事件

对搭载于我国第一颗地球资源卫星上的“星内高能粒子探测器”首批资料进行初步分析表明，在卫星780km轨道高度上所纪录到的所有高能粒子通量事件都只出现在3个地理区域，即两半球的高纬极光带和南大西洋地磁异常区。低能档电子在这3个区域都有出现，而高能档电子和质子在太阳宁静条件下，一般只出现在南大西洋异常区。从统计结果还可看出，南极光带附近的粒子通量大于北半球极光带。而在北极光带，与南大西洋异常区大体相同的经度附近，高能粒子的通量事件有一个明显的空隙区域。另一个观测事实是，0．5—2．0MeV能档的电子通量在极光区远大于2．0MeV以上能档的电子通量，而在南大西洋地磁异常区，两个通道的电子通量差别不大。与现有理论模型和国外大致相同轨道上的空间高能辐射环境直接观测资料对比还表明，卫星舱内的辐射与舱外的空间辐射环境是完全相关的。积累的有关资料不但是航天设计和环境应用研究所需的重要参量之一。也是空间物理基础研究特别是辐射带研究的重要数据。     

资源一号卫星星内粒子探测器对高能粒子辐射的观测

利用资源卫星上搭载的星内粒子探测器累计5 年左右的资料, 总结了在太阳同步轨道780 km高度上高能粒子通量的一般分布特征, 作为首次对卫星内部高能辐射环境的连续监测, 资料分析对比确认了卫星内外高能粒子辐射经过换算后的一致性, 测量到的通量变化与太阳活动和质子事件有直接的关联. 外辐射带高能电子辐射强度与Dst指数的变化对应很好, 相关性分析表明二者之间一般有3 d左右的延时, 而大的磁暴造成的高能粒子的注入则通常发生得很快, 与Dst指数变化可在同一天发生. 另外, 在宁静时极盖区很少出现高能电子和质子, 上述几年数据的统计表明, 只当太阳质子事件发生时, 高能质子和电子才出现在极盖区.     

空间高能电子探测中的几何因子讨论

高能电子探测是空间环境探测的重要组成部分. 由于高能电子穿透本领很强, 常常采用厚探测器组成的粒子望远镜作为传感部件. 由于不同能量电子将穿透不同深度, 所以几何因子随入射电子能量变化. 结合AE8模型, 以中巴资源一号卫星01和02星的粒子监测器为例, 讨论电子探头的几何因子问题. 根据计算, 低能档(0.5~1.0 MeV)与高能档(≥2.0 MeV)几何因子不同, 分别为2.468和1.736 cm²·sr. 这与传统估算的几何因子为1.18 cm²·sr有较大出入. 伴随几何因子计算, 讨论了探头的方向响应函数, 可用来协助探头设计及方向测量分析.