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电离层模式

  电离层模式是定量给出电离层的参量、变化特征及其分布的模式。它是空间环境模式中出现最早的模式之一,电离层的观测与研究已有近百年的历史,有关电离层的模式多种多样,既有经验模式,也有理论模式;既有具体层区的模式也有具体地理区域上空的电离层模式,但国际上通用的参考性模式是国际参考电离层(IRI)。
  国际参考电离层是一个全球的电离层经验模式,是利用全球地面几百个电离层观测站的及卫星的观测资料,由国际无线电科联和空间研究委员会(URSI /COSPAR)联合从60年代后期开始发展建立的。随着观测数据的不断增多和理论研究的深入,不断推出(Fortran程序)国际参考电离层的新IRI版本。它能提供全球电离层在给定的太阳活动条件各有关特征参量(电子密度,临界频率,电子温度,离子温度,离子成份和相对浓度,碰撞频率以及各层区的最大电子密度或临界频率,相应高度,总电子含量等)月平均的小时值;电子密度剖面; 临界频率变化图;世界范围内某一高度上的电子密度等值线;电子密度在高度-磁纬空间的对数等值线分布图(见附图)。它与具体时刻实测值偏差可达25%。它适用条件是:高度50~2000 km,纬度≤|±60°|的区域,太阳黑子数R12(12个月的流动平均)≤150。不适用于电离层不均匀结构的特征表述。国际参考电离层被广泛应用于科学、工程和教育等领域。                

(撰写:古士芬 修订: 审订:都 亨)

  附图是R12=150,春季(4月)L.T.=20.0h时的电离层电子密度在高度-磁纬空间的对数等值线分布图。

图表出处: 都 亨 叶宗海 主编 《低轨道航天器空间环境手册》北京:国防工业出版社.1996.141(f)

图表出处: 都 亨 叶宗海 主编 《低轨道航天器空间环境手册》北京:国防工业出版社.1996.141(f)

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地磁场模式

  地磁场模式是地磁场参量空间分布的定量描述。地磁场由起源地球内部的基本磁场和起源于地球球附近电流系的外源场组成。因此地磁场模式一般也分为两类,一类是描述基本磁场分布的基本磁场模式,另一类是描述外源场分布的外源场模式。地球的基本磁场可以表达为球谐级数和的形式,根据磁场探测数据拟合得到一组球谐级数的高斯系数,就得到一个基本磁场的分布模式。目前国际上最通用的基本磁场模式是国际参照磁场模式(IGRF)。它是地磁和高空物理协会IAGA每五年根据地磁场的探测数据,给出一组高斯系数表示基本磁场的模式。外源场模式一般通过建立各种外部电流系的电流模型计算外源场的大小和分布。由于外源场变化复杂, 用模式描述与时间相关的外源场很困难, 目前尚无可以反映瞬时情况的外源场模式,只存在若干一定扰动条件下的平均外源场模式。在低轨道空间环境中,基本磁场是地磁场的主要部分,基本磁场模式就可较好的反映空间磁场的分布。6个地球半径以外,必须考虑外源场对地磁场的贡献。
                      

(撰写:师立勤 修订: 审订:都 亨)

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X射线望远镜

  它是观测宇宙天体所辐射的X射线的仪器。由于地球大气对X射线的强烈吸收作用,使得对天体所辐射的X射线的观测只能在地球大气层外进行,也就是说,X射线望远镜是装置在航天器上的观测宇宙天体所辐射的X射线的仪器。它具体有X射线成象望远镜和”爱因斯坦”X射线望远镜 (Ein-stein Observatory X-ray telescope)。

  X射线成象望远镜(X-ray imaging telescope)是一种使天体X射线辐射成象的仪器。由于X射线极易被介质吸收并且介质对于X射线折射率近于1的特性,X射线成像望远镜用反射系统,不用折射系统,常使射线以掠射方式(即入射射线与镜面夹角非常小)射入镜面,因此X射线成像望远镜又叫”掠射式X望远镜”。为了减少象差,望远镜的光学系统由几个同轴共焦的旋转圆锥面叠套而成。望远镜的像成在焦平面上。焦平面上的辐射用辐射接收器接收。常用的辐射接收器有:乳胶、正比计数器和X射线图象转换器等。

   “爱因斯坦”X射线望远镜 ,它是一种直径约58厘米的掠射式X射线望远镜,在0.25-4千电子伏范围工作。望远镜是四个同心圆柱体叠套而成的圆柱体,锥角不大。前面是抛物面,后面是双曲面。集光面积比抛光面积小得多。从锥体出来的X射成象在焦平面上。视场75′。中心区分辨率为2″。焦面平上的象由四架仪器轮流记录。这四架仪器是:(1)高分辨率成象器(照相机):中心视场的像以数学方式记录在”照片上”。(2)大视场正比计数器:分辨率为1′。(3)高分辨率晶体分光计。(4)固体分光计:能量分辨率不高,但灵敏度很高,适宜于探测点源。

                  (撰写:不清 选取:古士芬 审订:都 亨)

参考文献:中国空间科学学会编《空间科学词典》,北京:科学出版社.1987.402

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单粒子锁定

  单粒子效应的一种,主要发生于CMOS器件中。CMOS器件的pnpn四层结构形成了寄生可控硅结构,正常情况下,寄生的可控硅处于高阻关闭状态。单个带电粒子入射产生的瞬态电流触发可控硅结构使其导通,由于可控硅的正反馈特性使电流不断增大,进入大电流再生状态,即导致锁定。对于典型器件,锁定电流高达安培量级。大电流导致器件局部温度升高,导致器件永久性性损坏。在航天工程中,防范单粒子锁定的措施主要有限流电阻、限流电路或系统重新掉电、上电等。
                      

(撰写:韩建伟 修订: 审订: 都 亨)

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单粒子翻转

  单个高能粒子导致的器件逻辑状态的翻转,主要发生在数据存储或指令相关器件中。单粒子翻转是空间辐射造成的多种单粒子效应中最常见和最典型的一种。单粒子翻转造成的器件错误属”软错误”,即通过系统复位、重新加电或重新写入能够恢复到正常状态。航天器抗单粒子效应设计的主要途径是采用检错纠错码技术,即通过软件或硬件设计,发现单粒子翻转错误并纠正它,使之不会对航天器系统造成进一步更严重,乃至致命的错误。   

  (撰写:韩建伟 修订: 审订:都 亨 )

单粒子翻转示意图

 

"实践五号"卫星测得的单粒子翻转分布图

 图出处:蔡金荣、林云龙、任琼英等,中国空间科学学会空间探测专业委员会第十二次学术会议论文集,昆明,1999年10月,p135

 

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