基于兴隆(XLON, 40.2°N, 117.6°E; 磁纬35°N)和南非Sutherland天文台(SAAO, 32.2°S, 20.48°E; 磁纬40.7°S)的地基Fabry-Perot干涉仪(FPI)观测数据, 结合热层–电离层–电动力学环流模型(TIEGCM), 系统分析了2018年3月18－19日磁暴事件期间南北半球中纬度地区热层风场的响应特征. 研究发现, 南半球热层风场对磁暴的响应较北半球更为显著. 在SAAO台站观测到显著的赤道向和西向风增强现象, 其中经向风最大速度达128.4 m·s^–1 (赤道向), 纬向风最大速度达 –165.6 m·s^–1 (西向). 与TIEGCM模拟结果的对比分析表明, 模型能够较好地再现观测数据的扰动趋势, 特别是在SAAO经向风和XLON纬向风的变化特征方面. 然而模型在风速定量预测方面仍存在一定偏差, 对SAAO东向纬向风存在低估现象, 而对XLON赤道向经向风则呈现高估趋势.

月球表面在太阳风和阳光的作用下会带电, 表面电位的差异在月球表面形成不同尺度的电场环境, 这是月球表面物质迁移的主要机制之一, 嫦娥七号电场探头将在月球表面首次实现原位电场探测. 电场探头的基本原理是等离子体电探针原理, 将探针电流钳制在特定值上, 根据等离子体伏安特性曲线, 探针的电位是确定的, 不同探针的电位差是电场在等离子体上形成的电位差. 进行等离子体伏安特性曲线测量是探针设计的关键. 针对电场探头, 提出了探头在等离子体环境中的物理特性的验证试验的设计. 借助地面的低能等离子体模拟装置开展这一试验, 进行了固定电流的驱动和扫描电流的测量, 试验结果表明, 嫦娥七号电场探头能够正确反映模拟装置内部的等离子体环境, 并得到稳定的伏安特性曲线, 证明电场探头在月面工作时可以通过对探针电流的驱动实现获取等离子体电位的功能, 探头的物理特性通过试验得到充分验证.

针对国产微波散射计高风速订正需求, 以2021－2022年9个台风的HY-2系列微波散射计观测资料为数据源, 以机载步频微波辐射计(Stepped Frequency Microwave Radiometer, SFMR)风速为参考真值, 通过时空匹配构建建模数据集, 并将其以7∶3随机划分为训练集与测试集; 基于轻量化的宽度学习系统(Broad Learning System, BLS)开展回归分析, 构建高风速订正模型. 模型测试结果表明: 订正后HY-2风速的均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)为4.47 m·s^–1, 比订正前提升了35%; 风速大于25 m·s^–1时, 订正后风速的RMSE为6.76 m·s^–1, 相比订正前的13.27 m·s^–1有了明显改善. 此外, 以2021年台风灿都为例进行对比分析, 结果显示订正后HY-2C最大风速从22.09 m·s^–1提高至32.73 m·s^–1, 并且风速廓线的对比进一步证实了本文模型的有效性.

嫦娥七号计划于2026年发射, 开展月球南极永久阴影区内的水冰探测是其重要的科学目标之一. 基于Geant4工具包构建嫦娥七号有效载荷月球中子伽玛谱仪(LNGS)的精细模型, 建立月表水含量与超热中子计数率之间的定量反演关系. 通过模拟银河宇宙射线(GCR)轰击月表产生的次级中子能谱, 结合中国散裂中子源(CSNS)的束流标定实验验证, 得到如下结果探测器建模的模拟效率与实验数据吻合良好(相对误差<6%); 探测器具备区分不同含水量土壤的能力; 月表水冰质量含量在0.01%～20%范围内时, 超热中子计数率随氢含量增加呈显著下降趋势, 其关系符合修正的Lawrence模型(R²=0.9993). 研究为嫦娥七号在轨数据解译提供了可靠的理论模型, 并为月球资源原位利用的探测技术发展奠定了基础.

Fabry-Perot干涉仪(FPI)是较为重要、广泛应用的临近空间风场探测手段, 为弥补中国在天基FPI测风方面的空白, 中国科学院国家空间中心研发了一种星载FPI测风仪. 对此星载FPI测风仪的光学、结构与温控设计、光学仿真及结果进行分析. 根据宽波段的探测需求, 分析光学设计, 并对其成像系统进行像质评估. 基于光学仿真数据, 对星载FPI仪器进行风速反演与精度分析, 在557.7 nm和762.0 nm两个波段的风速误差分别为–1.722 m·s^–1和–2.3672 m·s^–1, 表明该星载仪器设计符合测风要求. 根据仪器的结构设计特点和成像部分温控方案, 提出一种平移式滤光片切换装置, 采用梯形螺杆加微型减速步进电机或微型直线电机驱动. 进而探讨了仪器核心组件标准具的控温精度与测风误差的关系, 采用了主被动相结合的设计, 降低温度变化对结果的影响, 并进行了仿真验证.

内蒙古四子王站μ子望远镜的探测对象是到达地面的次级宇宙线μ子. 该μ子望远镜的48个探测单元产生的μ子信号, 经过放大、甄别、整形处理后, 被传送至FPGA逻辑电路进行方向符合计算, 产出原始μ子计数, 再经过气压修正计算, 形成15个方向的μ子计数校正值数据集, 时间分辨率为1 h. μ子望远镜探测数据可灵敏反映宇宙线的日变化、长期变化, 以及日冕物质抛射引发的福布斯下降短时扰动现象. 本数据集时间从2023年5月至2025年4月, 处于第25太阳活动周高年期间, 可为太阳爆发及其在行星际的扰动传播、地磁响应过程研究提供宝贵的数据资源, 同时可为空间天气预警提供数据支撑.

空间辐射环境下的单粒子翻转效应严重威胁着星载智能系统的可靠性, 传统的三模冗余和周期性擦写等容错方法存在资源开销大、功耗高等问题. 提出一种基于自适应增强算法的轻量化容错方法(AB-FTM), 通过该方法构建ResNet20/32/44异构弱模型集成架构, 结合动态权重调整机制, 不仅显著减少参数规模(相比于原始ResNet110缩减18.2%), 而且提升了分类精度与鲁棒性, 增强了容错能力. 在CIFAR-10, MNIST, EuroSAT和Galaxy10 DECals数据集上的实验验证表明, 当0.032‰ 比例的参数发生单粒子翻转时, AB-FTM较ResNet110三模冗余的准确率分别提升53.25%, 63.49%, 57.67%和47.43%, 显著优于传统三模冗余方案. 该方法为未来空间科学卫星使用星载智能系统提供了兼顾可靠性、轻量化与计算效能的新型解决方案.

赤道等离子体泡是日落后低纬电离层中形成的低电子密度空腔结构, 其演化过程会导致无线电信号闪烁与衰减. 对赤道等离子体泡的演化进行精准预测, 在空间天气研究及卫星通信领域意义重大. 提出一个基于SimVP (Simpler yet Better Video Prediction)框架的EPB演化预测模型, 通过曲靖站历史气辉观测图像学习EPB时空演化特征, 实现对未来演化的精准预测, 通过系统实验分析了关键参数对模型性能的影响. 结果表明, 时间分辨率设为3 min, 采用6 帧输入图和6 帧输出图的架构时模型性能最优(结构相似度为0.989, 峰值信噪比为34.704). 实验显示, EPB空间形态复杂度对预测精度影响显著, 而光污染干扰相对有限. 提出的模型具有较好的跨台站应用鲁棒性, 该模型不仅为EPB演化提供了数据驱动的高效预测工具, 还可为受污染气辉观测数据的修复提供技术支撑.

为了解决某舱外载荷设备在轨运行时因温度波动导致频率稳定性和传递精度下降的问题, 提出一套以被动热控为主、主动热控为辅的高效热控方案. 方案采用单相液冷冷板作为主散热面, 10单元多层隔热组件进行全方位包覆, 并利用高导热材料实现高效热传导; 同时辅以加热片与TEC半导体陶瓷片进行精确控温. 通过有限元仿真分析高低温工况下的温度分布并进行优化设计, 将关键部件温度变化控制在±0.5 K以内. 地面常温热平衡实验和在轨数据结果表明, 该方案有效抑制了温度波动对载荷设备的干扰, 显著提升了设备整体温度均匀性, 使光电二极管等敏感器件工作于最佳温度范围(25～50℃), 舱外载荷温度敏感器件温度变化速率优于0.1 K·min^–1, 满足了高精度时频传输系统的在轨稳定性要求, 可为同类航天载荷设备热控设计提供重要参考.

为了对比热层–电离层中相伴传播的大尺度行进式大气层扰动与大尺度行进式电离层扰动的传播特征差异, 利用CHAMP卫星可以同时共体跨纬度观测大气质量密度和电子密度的优势, 研究了2002年3月19日一对远距离相伴传播的LSTAD与LSTID事件. 在当日04:00－06:00 UT期间, 伴随着AE指数的突然显著增强, CHAMP卫星随即在北半球观测到了相伴传播的LSTAD与LSTID. 在04:00 UT以后大约6 h内, 这些大气质量密度与电子密度的扰动一直向南传播, 穿过赤道并进入南半球, 最终在南半球耗散消失. 此外, 地面GNSS台链的观测结果也印证了卫星观测到的LSTID的真实存在. 经过对比分析表明, 由于电子运动受到洛伦兹力的高度控制, 而中性粒子不受洛伦兹力约束, 所以由同一源区激发且相伴传播的LSTAD与LSTID沿子午向的水平传播速度表现出明显差异, 导致在同一轨道上同一时刻同一位置二者的相位并不相同甚至差别明显.