激增的近地轨道卫星预示科学和社会将出现变化

<正>技术进步和商业激励的步伐远远超过太空规则的制定。根据向通信监管理机构提交许可申请数量做出的预测是,到2027年可能有数十万颗人造卫星在近地轨道中环绕地球运行。2019年大约有3 300颗活跃和废弃的近地轨道卫星,而现在的数字是约6 300颗。当全球各地的公司急匆匆地发射大量卫星进入近地轨道,天文学家们在考虑潜在影响：太空能容纳多少卫星？     

地球同步轨道卫星的发射

地球同步轨道卫星的发射很困难,技术很复杂。但如果一个国家的卫星发射场建在地球的赤道上,那这种卫星的发射就简单多了,在赤道上由西向东发射,达到要求的轨道高度,在适当的位置定点,问题就解决了。可惜的是,许多发射卫星的国家不在赤道上,也不可能在赤道上建立卫星发射场。这样给卫星的发射带来了许多的困难,要经过几次的轨道变换才能成功。现在我们结合下面的图来看看地球静止轨道卫星是如何发射的。     

人造地球卫星轨道的变化

如果地球是一个密度均匀的正球体,那么绕着它飞行的人造卫星的轨道就是一个不变的椭圆,地心在椭圆的一个焦点上,卫星运动的轨道问题就早该得到完美的解决。但由于要受到各种复杂因素的影响,人造地球卫星的椭圆轨道会随着时间的流逝而不断地变化,其变化规律至今还没有被人们完全掌握。那么,卫星轨道的变化受哪些因素的影响?变化规律如何?人们又是如何利用这些变化的?下面我们就来介绍这     

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.     

遗传基因是导致男女差异的要因吗

人们常说，“某女人长得像男人”、“某男人长得像女人“。其实，男人就是男人，女人就是女人，不存在像的问题。男女有别是由遗传因子基准决定的，这一新的理论或学说，或许正在揭开——     

无转发器式卫星轨道实时精确测量新方法

卫星实时测轨| 光纤时间频率传递| 线性化迭代方法基于GPS定位原理提出了一种卫星轨道实时、精确测定的新方法. 该方法利用了光纤时间频率传递系统的高精度同步的优势, 在可实现位置精确已知的多个地面观测站间高精度时间同步的基础上, 由地面观测站连续向卫星发射测距信号, 并通过卫星上的信号接收和信号处理芯片实时解算出卫星的精确轨道. 由于该方法没有卫星转发时延等误差, 大大地提高了卫星轨道测定的实时性. 研究表明, 在实现地面站间100 ps级时间同步的基础上, 利用该方法获得更高的卫星轨道测距精度是完全可行的. 利用本方法同样可以得到卫星姿态测量的高精度.     

COMPASS导航卫星高精度轨道预报及误差控制技术

针对COMPASS各类型导航卫星的轨道预报精度随时间推移衰减较快问题,提出了基于神经网络模型的卫星轨道预报技术.该技术避开了精化动力学模型的困难,尝试从轨道预报误差的规律中寻找突破,利用神经网络作为建立预报模型的工具,将某历史时刻的轨道预报误差作为训练样本,利用训练好的神经网络模型补偿当前时刻的预报轨道以提高轨道预报精度.针对利用神经网络模型得到的预报轨道精度偶尔会出现低于动力学模型的预报精度这一现象,提出了基于反向重叠弧段比较法的轨道预报误差控制技术.利用实测数据进行实验分析,结果表明,采用神经网络模型补偿预报轨道误差时,不同卫星在不同初始时刻下的改进效果不同.预报8,15和30天导航卫星的轨道改进率分别为80%,77.77%和85%.针对改进失败的现象,利用本文提出的预报误差控制方法,失败率从30%降低到5%以内,而未消除的5%失败率所对应的预报轨道精度与动力学模型的预报轨道精度相当.     

论地球轨道变化对生物进化的影响

在第四纪(从距今180万年到现在),在哺乳动物的进化历史上曾发生过一系列的进化事件。它们的标志是某些旧物种的末次出现(或绝灭),或某些新物种的首次出现以代替另一些旧的物种。古生物学家称它们为生物的进化事件,或生物群更替事件,简称生物群事件。据Repenning(1980,1984),Lindsay,ed al(1980),Azzaroli(1983)等研究,在第四纪的北美、欧洲等地至少曾发生过4次生物的进化事件。它们分别发生在距今约185     

废弃卫星成垃圾同步轨道"环境"堪忧

想一想,如果汽车没有油了就把车子丢在路上,这种行为是如何的可恶!然而类似的行为就发生在距离地球上空35 800km的卫星同步轨道上,一些废弃的卫星就被抛弃在现场.据<新科学家>杂志报道,废弃的卫星永远地被抛弃在轨道上,杂乱地形成一堆废弃物,除非卫星的管理者将它们清除,否则新的卫星可能会与这些太空垃圾发生碰撞.     

废弃卫星成垃圾同步轨道“环境”堪忧

想一想,如果汽车没有油了就把车子丢在路上,这种行为是如何的可恶!然而类似的行为就发生在距离地球上空35800km的卫星同步轨道上,一些废弃的卫星就被抛弃在现场。据《新科学家》杂志报道,废弃的卫星永远地被抛弃在轨道上,杂乱地形成一堆废弃物,除非卫星的管理者将它们清除,否则     

嫦娥二号卫星轨道确定与测轨技术

嫦娥二号卫星轨道为运载火箭直接将卫星送入地月转移入口点、近月点100km高度月球捕获型轨道.该类型轨道确定及精度评估是测控需要解决的关键问题之一;X波段测量技术实验数据处理方法及精度评估是测定轨中要解决的另一关键问题.本文针对喷气卸载对转移轨道定轨的影响提出了截短观测弧段以提高轨道解算精度的定轨策略,提出了基于入轨轨道与地月转移第一次中途修正量的入轨点精度评估方法,以及基于渐进重叠弧段的近月捕获轨道精度评估方法,在摄动力分析的基础上给出了100km高环月工作轨道月球重力场模型选用策略.给出了深空相位测量数据处理方法,对X波段测距及DOR数据噪声进行了评估.分析表明,文中给出的定轨策略正确、可行,嫦娥二号卫星在地面控制中心的测控下准确进入环月工作轨道;X波段测量数据处理与精度分析方法正确,测速及时延数据噪声降低70%以上,测轨实验数据精度有显著提高.X波段测轨技术与数据处理方法适用于后续深空探测.     

汶川地震卫星热红外亮温变化

应用不同于以前的卫星红外遥感资料处理方法, 并选用静止卫星红外遥感亮温资料, 对2008年汶川8.0级特大地震进行了再研究. 结果表明, 在大地震发生之前亮温变化存在明显的特征周期和振幅以及热异常分布区域. 这些红外异常特征易于识别和应用, 可作为一种识别地震热异常信息的判据. 同时对该热异常成因机理进行了探讨.     

全球热带海洋地区降水季节变化的TRMM卫星观测

基于2007~2012年TRMM卫星上搭载的降水雷达提供的雷达反射率因子、降水率、降水类型等产品,结合ECMWF提供的再分析数据资料,分析了全球热带海洋地区平均降水率、400 h Pa垂直速度、850 h Pa相对湿度和下对流层稳定度的时空分布特征.根据400 h Pa垂直速度的季节差异确定了4个子研究区及相应对比季节,给出了对比季节内浅对流单体、层云、对流云3种降水系统降水量、降水面积、降水强度以及垂直结构上的差异.结果表明:(1)热带海洋地区平均降水率与400 h Pa上升速度在时空分布上存在一个显著的正相关,即400 h Pa上升速度越强的地区平均降水率越大;(2)4个子研究区内层云降水对区域累积降水面积贡献率最大(年均值均超过50%),对流云降水次之(约30%),而对流云降水对区域累积降水量贡献率最大(约65%),层云降水次之(约25%);(3)400 h Pa上升速度较强时,4个子研究区中3类降水系统的累积降水面积、累积降水量都有所增加,但降水强度以及降水系统垂直结构的变化存在差异,其中对流云降水强度一致增大且其垂直结构上的发展更旺盛;(4)对流云降水系统的雨顶高度、雷达反射率重心以及30 d BZ回波顶高随着400 h Pa上升速度的增强以及850 h Pa相对湿度的增加而迅速抬升,同时随着下对流层稳定度的降低有所抬升,但变化率较小.说明影响对流降水系统垂直结构的主要气象条件是400 h Pa上升速度和850 h Pa相对湿度.     

卫星遥感监测中国地区对流层二氧化碳时空变化特征分析

利用北半球5个地面本底站和飞机观测CO₂浓度对AIRS(atmospheric infrared sounder)反演得到的对流层中层CO₂产品进行验证, 结果显示AIRS反演结果与地面观测和飞机观测结果一致性较好, 月平均偏差小于3 ppmv, 可以用于分析研究对流层CO₂的时空分布特征. 利用AIRS 近6年观测数据(2003年1月~2008年12月)分析研究显示: 北半球是CO₂的高值区, 且呈逐年增长态势. 其中, 中国地区的年增长率约为2 ppmv, 与美国、欧洲、澳大利亚、印度等地区相当, 略低于加拿大和俄罗斯. 由于自然条件和工业布局的影响, 中国地区对流层CO₂总体呈现北高南低的分布规律, 在35°~45°N形成4个高值中心, 云南地区为CO₂低值分布区. 中国区域对流层CO₂季节变化特征显著, 高值出现在春季, 低值出现在秋季.     

近30年我国干湿状况变化的区域差异

以全国616个气象站点1971~2000年的气象数据为基础, 应用修正的FAO-Penman-Monteith最大可能蒸散模型, 计算近30年的最大可能蒸散和干湿指数; 分析降水量、最大可能蒸散和干湿指数的变化趋势及年代际距平变化, 研究我国近30年来干湿状况变化的区域差异. 结果表明, 各要素的变化趋势存在较大的区域差异, 年代际变化明显. 近30年来全国大部分地区年降水量呈增加趋势; 最大可能蒸散和干湿指数呈减少趋势. 说明我国大部分地区近30年来湿润程度有所增加, 在新疆北部和藏东川西滇北地区变化趋势显著. 我国地理环境复杂, 全国的平均状态掩盖了区域间的差异, 在研究气候变化及其影响时应分区域描述. 分析区域的干湿状况必须综合考虑水分的收支.     

关于卫星多普勒短弧联测定位轨道平差量的先验值和精度估计

一、前言在卫星多普勒短弧联测定位中,关于六个轨道平差量的先验值有下面三方面的问题有待解决。第一个问题是在严密的短弧解算中,如何根据广播星历求出理想的轨道根数初始值。广播星历参数是与一组已知地固直角坐标作最小二乘拟合的参数,三个可变参数仅代表卫星空     

卫星遥感监测近30年来青藏高原湖泊变化

湖泊是揭示全球气候变化与区域响应的重要信息载体.以青海省、西藏自治区2005~2006年的408景CBERS CCD影像和5景Landsat ETM+影像为主要数据源,在1975年前后的1177幅1:10万地形图和82幅1:5万地形图的支持下,完成青藏高原1 km2以上湖泊的卫星遥感调查,并将其结果与20世纪60~80年代第一次全国湖泊调查进行比较,对青藏高原湖泊数量、面积、空间分布的变化情况进行分析.确定截至2005~2006年,青藏高原共有1 km2以上湖泊1055个,占同期全国湖泊总数量的30%以上,其中青海省222个,西藏自治区833个;青藏高原湖泊总面积为41831.72 km2,占全国湖泊总面积的50%以上.发现面积大于1 km2的新生湖泊共30个,原面积大于1 km2的湖泊消失5个.13个面积大于500 km2的大湖中,羊卓雍错在调查期内萎缩严重且目前仍在继续萎缩;青海湖在调查期内总体呈萎缩状态,但另有研究表明自2004年后呈扩张趋势.色林错、纳木错和赤布张错的面积也有较大的扩张.新生湖泊按照成因可归纳为河道扩展、沼泽转化等6种类型,消亡湖泊则多是由于自然条件变化导致的干涸.在3个典型的气候与生态环境敏感区中,那曲地区和可可西里地区的湖泊总体呈扩张趋势,而黄河源区的湖泊则总体呈萎缩状态.区域湖泊变化特征是近几十年来青藏高原气候变化导致的温度升高、冰川融化、冻土消融、雪线退缩等现象的显著响应.调查和分析结论可为青藏高原湖泊变化及其对气候波动的响应等研究提供参考.     

“地球不同轨道高度的卫星我都尝试过了”——访上海微小卫星工程中心总体室副主任陈宏宇博士

在中国,两弹一星一直是表征民族意志和国家科技工程实力的代名词,与此相关的航天能力也是这十几年来最拿得出手的中国名片,而载人航天和导航技术则被认为是这张中国名片的两大亮点。借启明星采访之机,我有幸和2010年启明星     

人造地球卫星的轨道

太空的交通规则 卫星的飞行和其他行星一样要遵循一定的运动规律。著名的科学家开普勒发现了太空的星球运动都有一定的规律,一般称为开普勒三大定律。 第一定律:卫星围绕地球在椭圆轨道上运动,地球位于这个椭圆的一个焦点上。为了便于理解,我们用图1来说明。