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[任务跟踪] 我国的太阳极轨射电望远镜计划SPORT

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heito 发表于 2009-3-9 18:02 | 显示全部楼层 |阅读模式

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太阳极轨射电望远镜计划

地球空间天气的任何灾难性事件都是由太阳的爆发引起的,然而,并不是所有太阳的爆发都可以引起地球空间环境的变化。这是由于从太阳喷发出的物质往往呈现为云团状,在离开太阳表面之后沿着黄道面附近逐渐向远处扩散、传播。其扩散和传播规律和路径还不清楚。因此,单纯观测太阳表面的爆发,无法准确预报这些物质是否会到达并影响地球。
在太阳发生剧烈爆发时,这些日冕抛射物质到达地球需要大约2天的时间。在这段时间中,如果能够跟踪监视这些物质的运动,就可以精确预报它们是否能够到达地球。由于它们的源区大部分来自太阳低纬,即使在高纬经过传播也会向黄道面附近集中。因此在黄道面内观测它们就像雾里看花。最好的办法是脱离黄道面,在太阳极区对整个内行星际进行居高临下的成像观测。这就是提出太阳极轨射电望远镜计划(solar polar orbit radio telescope,简称SPORT计划)的主要动机。
SPORT计划的主要科学目标为:
1)利用运行在太阳极轨轨道上的行星际CME射电成像仪,居高临下连续跟踪监测日冕物质抛射事件从太阳表面到地球轨道处的传播和演化;
2)揭示太阳风暴在日地行星际空间的传播规律,建立行星际空间天气物理模型和预报模型,研究太阳风的加热、加速和在高纬区的超径向膨胀,确定太阳角动量的分布和总输出;
3)获得米波段宇宙射电背景图。
SPORT计划的应用目标为:
1)提前1~2天预报地球空间天气事件;
2)为其他深空探测活动提供整个内行星际空间的太阳风暴天气图;
3)带动航天技术在深空轨道设计、行星际航行、测控等方面的技术进步。
由于行星际太阳风的等离子体密度很低,因此如何对其成像就是最为关键的技术。SPORT计划的核就是利用干涉式的综合孔径技术在10m波段实现高分辨率的成像。拥有这项技术的SPORT计划具有鲜明的创新性,已经受到了国际上的普遍关注。该计划中的射电望远镜预计在2017年发射,经过5~6年的行星际飞行,于2023年前后太阳峰年时到达预定轨道,目前正在进行预先研究。

本帖被以下淘专辑推荐:

rottenweed 发表于 2009-3-9 20:32 | 显示全部楼层
如何进入太阳极轨?现在中国的火箭没有能力把行星探测器直接送入环太阳极轨吧。
是不是也是用尤利西斯探测器的办法,利用木星的引力抛射。“5-6年的行星际飞行”,多半是这种轨道。飞这么远,也是重大突破了。
Nighthawk 发表于 2009-3-9 21:05 | 显示全部楼层
太阳极轨的入轨难度太大了,如果单纯依赖火箭推动,非常难,几乎不可能。
jingyan66 发表于 2009-3-10 12:16 | 显示全部楼层

空间中心与英方签署空间科技合作协议

稿件来源:中国科学院网站      (2008-10-20)
  
    10月中旬,空间中心以吴季主任为团长的9人组成的代表团,出席了在湖南长沙召开的第四届中英空间科学与技术合作研讨会,并与英方签署多份项目合作协议和意向。

    本届中英空间科技合作会议在中国国家航天局和英国外交与联邦事务部的指导下,由中英空间科学与技术联合实验室主办,空间中心是重要协办单位之一。会议期间,我中心领导与专家和英方代表团成员进行了深入的沟通,并与国家航天局、湖南大学、航天科技集团等主管部委和科研机构的同仁广泛交流,发现孕育合作共赢契机,扩大空间中心影响。

    空间中心在本次研讨会上收获颇丰,联合北航等院校与英国萨瑞大学及卢瑟福-阿普尔顿实验室等签署了“中英关于近地空间环境探测微小卫星编队研究的合作协议”,和英国国家对地观测中心签署了“中英关于气候和环境变化的对地观测联合研究的合作协议”,并就“太阳极轨射电望远镜(SPORT)”、“全极化干涉辐射谱仪(FPIR)”达成深入合作的意向。此外中心科技人员还向大会报告了“FY-4卫星高能粒子探测器研制与定标”、“太阳X-EUV成像望远镜”等的进展,引起与会代表的关注。(空间科学与应用研究中心)
delta4heavy 发表于 2009-3-10 12:35 | 显示全部楼层

若要将探测器送入1个日地距离的圆形太阳极轨,则速度增量为地球绕太阳公转的速度乘以根号2,即30km/s*1.414=42.4km/s,用如今的推进技术根本达不到
jingyan66 发表于 2009-3-10 12:41 | 显示全部楼层

SPORT的概念图

SPORT.jpg
spacedog 发表于 2009-3-10 14:42 | 显示全部楼层
太阳极轨的入轨难度太大了,如果单纯依赖火箭推动,非常难,几乎不可能。
——如果单纯靠火箭推动当然很困难,不过若能充分利用行星(包括太阳本身的)引力效应来实行变轨是否可以?
cmj9808 发表于 2009-3-10 18:58 | 显示全部楼层
从6楼的示意图看SPORT采用的是太阳能板,因此不太可能借力木星进入类似Ulysses的高倾角大椭圆轨道,这种轨道距离太阳过远,需要借助同位素衰变产生维持探测器工作所需的热量。
NASA的Solar Polar Imager拟采用的是75度倾角的圆轨道,距离太阳0.48AU,轨道周期8个月,用DeltaIV+太阳帆共需8年进入预定轨道,用AresV+太阳能Xe离子推进器则需5年。
jingyan66 发表于 2011-9-5 08:50 | 显示全部楼层

更清晰的图出来了

SPORT.jpg
Sport卫星收拢状态


SPORT2.jpg
Sport卫星展开状态

SPORT子星.jpg

子星收拢状态


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ericye 发表于 2011-9-5 10:06 | 显示全部楼层
这个项目能不能立项还是个问题,TG从来不缺创意,关键是很多创意从来都是纸上谈兵,希望TG能对前沿科学研究工作加大投入。
rottenweed 发表于 2011-9-6 15:26 | 显示全部楼层
cmj9808 发表于 2009-3-10 18:58
从6楼的示意图看SPORT采用的是太阳能板,因此不太可能借力木星进入类似Ulysses的高倾角大椭圆轨道,这种轨道 ...

老帖子又翻出来啦。
其实还是可以利用引力弹弓借力进入近圆的绕日极轨轨道的。不过,轨道设计比尤利西斯还要复杂就是了,要在它的基础上再加一次引力变轨。
从地球发射后,走尤利西斯的老路,接近木星后,利用木星的引力弹弓效应,转入绕日的极轨大椭圆轨道。这个轨道的远日点接近木星,而近日点则要接近于地球。然后在近日点处接近地球,利用地球的引力弹弓效应减速,减小轨道的远日点也到1个天文单位左右。这样,就可以进入绕日极轨轨道,轨道半长径1个天文单位左右,消耗燃料也能接受。如果利用金星的话,轨道半长径还可以更小。
在两次转移轨道中远离太阳的时候,可以把所有的探测仪器关掉以节约功率,只要能维持通讯就行。等到进入最终工作轨道后,太阳能够强了,再开启探测仪器。
整个变轨期其实也就5~6年就可以完成。
cruelworm 发表于 2011-9-6 17:09 | 显示全部楼层
行星借力并不一定要木星才行吧
我想火星,金星如果位置适合也可能帮助进入极轨轨道啊
rottenweed 发表于 2011-9-6 17:41 | 显示全部楼层
cruelworm 发表于 2011-9-6 17:09
行星借力并不一定要木星才行吧
我想火星,金星如果位置适合也可能帮助进入极轨轨道啊

引力太小,不足以提供足够的轨道速度改变量。
木星两大长处:
1。块头大,质量顶得上300个地球。
2。离太阳远,探测器在那里的公转速度小。同样是速度方向转个90度,它那里需要的速度增量就只有地球这里的几分之一。

当然,一次不行,多次利用地球来转轨道平面也不是不行,一次转个几度。不过,这样要多次会合,要算得很准,时间要的也长。算起来其实还不如找木星一次解决问题。
Lsquirrel 发表于 2011-9-6 20:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 Lsquirrel 于 2011-9-6 20:12 编辑

Solar Polar Orbiter  trajectory.jpg
NASA的SPI的轨道设计,我国的采用太阳能电池供电,轨道设计肯定要更复杂了,恐怕最近10年都没得能力发射控制

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 楼主| heito 发表于 2011-9-29 18:46 | 显示全部楼层
SPORT计划——日冕物质抛射的成像观测
2011-09-29 | 【大   中  小】【打印】【关闭】  
欧洲《太空研究进展》2011年第48卷第5期(Advances in Space Research, VOL. 48, 5, 2011)发表了吴季研究员等的研究成果(Imaging interplanetary CMEs at radio frequency from solar polar orbit)。

日冕物质抛射(CME)被当作是日地系统物理条件变化的主要驱动源,对于CME的观测对于理解并最终预测空间天气条件有着重要的意义。吴季研究员等提出了一个全新的探测计划——太阳极轨射电望远镜(SPORT)计划,观测CME从太阳表面到0.35个天文单位(AU)之间的传播特性。

SPORT计划采用椭圆太阳极轨轨道,轨道与黄道面的倾角接近90度,其主要的有效载荷是一个工作在米波长带的辐射成像计(射电望远镜),用来跟踪CME在行星际的传播。成像计可以得到目标物的亮度温度。由于射电望远镜需要非常大的天线孔径,吴季研究员等采用了干涉成像技术来降低孔径要求。该干涉成像技术基于间接的空间频域测量结果以及傅立叶变换。SPORT飞船还将搭载一些光学和局地测量仪器,如太阳远紫外望远镜,太阳风离子仪,高能粒子探测器,磁强计,波动探测器以及太阳射电爆发光谱仪。

SPORT计划是探索CME传播和演化的绝好机会,将提供CME的早期预报,对于空间站、应用卫星等的空间天气事件预报有着重要意义。



SPORT的设计轨道

原文链接:http://www.sciencedirect.com/sci ... i/S0273117711003115
cmj9808 发表于 2011-9-29 19:10 | 显示全部楼层
还真是Ulysses的轨道,近日点0.52AU/远日点5.4AU,使用太阳能板的话对电力分配和热控可是不小的挑战
cruelworm 发表于 2011-9-29 22:57 | 显示全部楼层
rottenweed 发表于 2011-9-6 17:41
引力太小,不足以提供足够的轨道速度改变量。
木星两大长处:
1。块头大,质量顶得上300个地球。

我如果控制技术好些,挨火星近些,擦边过去也不能获得足够速度吗?
jingyan66 发表于 2011-11-8 10:21 | 显示全部楼层
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古风居士 + 1 支持一下,工作做得不错!
cmj9808 + 5 + 1 好资料

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jingyan66 发表于 2011-11-9 09:47 | 显示全部楼层

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123hllj 发表于 2011-11-9 10:27 | 显示全部楼层
计划中的射电望远镜预计在2017年发射,呵呵呵,战略规划啊。。。
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