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助力空间科学研究–空间环境模拟器软件


    随着社会信息化水平的提高,太阳活动人类的生产和生活关系日益密切因此,越来越多的人开始关注和研究太阳活动地球空间环境的影响。但是空间天气学和太空物理学晦涩难懂阻挡了一部分空间科学爱好者进一步探索太空的步伐;对于空间科学爱好者而言空间科学数据分析获取和分析往往面临数据搜索查看数据绘制曲线图分析数据等一系列困境为了帮助更多空间科学爱好者进入空间科学的大门,揭开神秘太空的面纱,了解空间环境预报的流程,在中国人民解放军航天工程大学的课题资助下,空间环境预报中心与航天工程大学一起研发了空间环境模拟器软件。

    空间环境模拟器软件主要由三大部分组成:科普环境模拟和预报流程模拟

1、 科普

    对于刚刚开始了解空间环境科学学生和空间科学爱好者(以下统称为学员)而言,生冷的书本晦涩难懂的知识点,让他们探索神秘太空的兴趣大减科普部分以图片和科普视频的形式帮助学员快速步入空间科学的大门。该部分列举了卡林顿事件和万圣节事件等经典事件讲解了太阳活动周、CME和耀斑等太阳相关的知识,以及磁层与辐射带等近地空间环境。1是讲解CME与耀斑区别的科普视频。 

1  科普-CME与耀斑区别

2、 环境模拟

环境模拟部分提供了历史环境模拟空间环境可视化功能。该部分让学员了解太阳风暴爆发时,日地链条上空间环境要素的响应以及利用可视化技术把空间环境中看不见摸不着的粒子和场景形象的表达出来,便于学员理解空间环境要素。不同级别的太阳风暴引起的反应各不相同,学员可以通过参数设计界面(如图2所示)随意定制风暴级别等参数。该部分主要包括空间环境监测数据现报、预报、警报以及太阳成像展示、磁层环境、电子辐射环境、质子辐射环境大气环境和电离层环境。3展示了部分环境模拟功能

2 环境模拟参数设置

3 环境模拟

A 空间辐射环境(电子辐射带、质子辐射带和磁场环境)  B 空间环境监测数据现报3 环境模拟 C 卫星轨道平面质子辐射环境  D大气环境下单卫星场景

    环境模拟可以再现历史事件,以用户友好的方式展示监测数据和环境状况帮助学员深刻理解空间环境。

3、 预报流程模拟

    中国科学院空间环境研究预报中心每天会定时发布昨日空间环境综述和未来三天的空间环境预报。预报流程部分是为了帮助学员深入的了解空间环境预报的制作发布流程而设计的。主要包括事件警报的发布如图4所示),日报、周报和月报的制作流程。学员通过分析过去空间环境监测数据,做出空间环境综述和未来三天空间环境预报如图5所示)为了方便学员的学习,该部分包括教学模式和实习操作两种模式方便学员学习和了解空间环境预报的制作发布流程 

4 空间环境事件警报发布

5 日报制作流程演示

    此外为了帮助研究学者和空间科学爱好者更好分析空间科学数据,我们还开发了“即插即用空间环境分析绘图软件(Plug-and-Play SWx Analysis and Plotting Program,简称PPSWAP此软件具有方便的人机交互功能,空间环境预报员、研究学者以及空间环境爱好者们可以在我们的官方网站上免费下载试用软件。下载地址为:http://www.sepc.ac.cn/sfdownload.php


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