大气密度

摘要： 由于受地磁暴影响,SpaceX公司于2月3日发射的49颗星链卫星损失多达40颗。这些卫星本应发射到近地轨道,然后再通过其机载电力推进器提升轨道。但由于地磁暴使得大气层变暖,大气密度增加,导致大气阻力较发射前增加了50%,进而阻止了卫星离开安全模式来进行轨道提升操作,因此致使其中80%的卫星重返大气层并烧毁。

摘要： 据美国太空探索技术公司(SpaceX)发布的官方声明,其在2月3日18时13分(世界时,下同)最新发射的一批共计49颗星链卫星,由于受磁暴的严重影响,其中40颗卫星未能按照计划进入预定轨道,已经或将要全部坠入大气层燃烧报废。2月3日至4日,受太阳风暴——日冕物质抛射的影响,太空发生2次小磁暴(地磁指数Kp=5,如图1所示),引起轨道大气密度迅速增大,使得刚发射至210千米左右测试轨道的这批星链卫星的飞行阻力随之增大,导致其轨道高度明显下降。

摘要： 卫星飞行过程中,会受到地球非球形、大气、日月引力、太阳光压等摄动要素的影响.这里把地球视为密度均匀的圆形球体,考虑了大气密度和大气旋转的摄动影响,给出了相应的数学模型;利用四阶龙格-库特算法和MATLAB-simulink进行模型求解,得到了大气摄动影响下卫星轨道;在给定的初始条件下卫星飞行两圈的仿真结果显示:第一圈的远地点:7168.05 km,近地点:7118.56 km;第二圈的远地点:7166.75 km,近地点:7117.32 km;第二圈比第一圈轨道的远地点减小了1.3 km,近地点减小了1.24 km.随着时间的推移,轨道逐渐变小.由于大气密度变化以及大气旋转机制十分复杂,目前仍没有很精确的大气模型,该文的大气模型采用的是一种近似模型,大气要素的影响仍需要进一步去探索.

摘要： 超低轨道(VLEO)由于其轨道较低,在该轨道运行的航天器在对地观测、科学研究方面具有独特优势,但对该轨道的大气密度变化特性认知不足。在阐述国内外超低轨道大气密度原位探测发展历史及现状的基础上,总结了现有超低轨道大气密度原位探测技术,对中国超低轨道大气密度原位结果进行了初步分析和讨论。结果表明:在2020年10月空间环境平静期,250 km和350 km高度大气密度相差一个量级;升降轨期间,超低轨道大气密度每千米分别下降0.025×10^(-12) kg/m^(3)和0.041×10^(-12) kg/m^(3),均小于模式值的0.5倍;北纬40°时,处于午夜的升轨段(约250 km)大气密度是处于正午的降轨段(约420 km)大气密度的11.2倍,高度的影响大于地方时的影响;不同纬度下,实测日均值和模式日均值的比值从高纬的0.49降为低纬的0.39,模式值偏大。在超低轨道上,实测值总体上比模式值小,可为大气物理研究和应用研究提供基础数据。

摘要： 火星的大气层非常稀薄,这颗红色星球的大气密度约为地球大气的1%。火星大气含有95%的二氧化碳、3%的氮气、1.6%的氩气,以及极少量的氧气、水汽和甲烷。不过,在30亿年前,火星的大气密度要比现在高得多,气候也温暖得多,当时的火星表面存在河流、湖泊,甚至由液态水组成的海洋。那么,火星的这些大气都去哪里了呢?又是什么造成现在的火星只剩下极为稀薄的大气呢?

摘要： 基于TIMED/SABER卫星2002—2018年观测的20～100 km大气密度数据,统计获得多年月平均值和标准偏差的全球网格数据.利用网格数据,分析了大气密度的变化特征.以网格数据为基准,计算了USSA76的相对偏差,分析了USSA76相对偏差的分布特征.以网格数据为驱动,将大气密度表征为平均值与大尺度扰动量和小尺度扰动量的加和,大尺度扰动和小尺度扰动分别采用余弦函数和一阶自回归模型表征,初步建立了全球临近空间大气密度模型.通过对比模型仿真值与激光雷达观测值,表明模型仿真值与观测值具有较好的吻合度,验证了建模方法的可行性.利用蒙特卡罗方法可再现给定轨迹上所有可能的大气状态.

摘要： 采用2001-2010年CHAMP(CHAllenging Minisatellite Payload)卫星高精度加速度计反演的热层大气总质量密度观测数据,对400 km高度大气密度的变化特征进行了分析与研究.结果表明,太阳辐射高低整体上控制着热层大气密度数值大小变化,在太阳宁静期热层大气密度受地磁活动控制,其最大值区域在地磁12-18时(地方时)内移动,重复周期为4～5个月,与地磁活动的Ap指数变化相似.对比经验模式与CHAMP卫星观测值,两者偏差纬向分布较均匀,经向变化明显;当太阳活动处于中低水平即F10.7小于120时,模式值偏高5％～10％;当F10.7大于130时,模式值偏低10％以上.为经验模式的改进提供相应的参考.

摘要： 俄罗斯科学家发现一种在火星和太阳系其他天体上寻找生命的新方法——利用航天器对其表面进行激光扫描从而作出判断。研究证实,着陆站和漫游车无法进行大范围寻找生命痕迹的研究,而直升仪器、气球和飞艇则取决于所研究行星的大气密度和风向。因此,将扫描装置安放在航天器上是最佳选择,甚至也适用于在着陆仪器降落到行星后寻找生命。

摘要： 研究不同大气密度和阻力计算模型对低轨卫星轨道预报精度的影响,首先,基于不同经验大气密度模型,采用动力学拟合外推法对轨道高度不同的CHAMP、GRACE和HY2卫星的轨道进行预报,结果表明JB2008模型对轨道高度较低的CHAMP卫星预报效果较好,3天预报精度1.66km,Jacchia-71Gill模型对GRACE卫星预报效果较好,3天预报精度211m,NRLMSISE-00模型对轨道高度较高的HY2卫星预报效果较好,3天预报精度31.2m;其次,由于动力学拟合中大气阻力系数与光压系数的估计存在一定的相关性,分析了光压模型的使用对轨道预报的影响,结果表明使用光压模型对轨道较高的HY2卫星轨道预报影响较大,对比不使用光压模型的情形预报精度可提升68.6％;最后,分析了在阻力计算中采用更为精细的Macro模型对轨道预报精度的影响,结果显示Macro模型的使用能够一定程度上提高轨道预报精度,其对HY2卫星的轨道预报精度贡献较为显著,预报8天弧段长度,对比Cannon-Ball模型,预报精度可提升9.74％.

摘要： 研究热层大气密度对航天器轨道的影响,首先利用CHAMP卫星的轨道数据,研究一次强磁暴期间的大气密度变化对航天器轨道的影响,然后利用一个轨道计算模型,分析了大气密度的变化对轨道预报精度的影响.结果表明,在磁暴期间,大气密度会明显增加,受此影响,卫星轨道高度下降速度明显增大,周期减小;高层大气密度误差对于低轨卫星位置预测精度有明显影响,如果密度增加一倍,外推0.5天,GRACE卫星的轨道误差增大100m.因此,要保证卫星轨道预测的准确性,高层大气密度的预报非常重要.

摘要： 利用PK法和有限元的思想对规则壳形机翼在不同大气密度下其颤振速度的变化特性作出理论研究基础,应用MSC.Patran、MSC.Nastran对规则壳形机翼结构进型结构建模,同时对气动力模型进行气动模型建模,最后将两部分结构模型进行耦合计算,得到该机翼出现颤振速度的特征模态和相关数值.通过对计算结果的分析,得到规则壳形机翼在不同大气密度下其颤振速度的变化特性,为飞机机翼的颤振控制提供了可参考案列.

摘要： 本文收集整理了轨道高度在300－600公里之间的43颗卫星和空间碎片的轨道数据,计算了静日和磁暴期间的轨道高度下降速度,反演出磁暴期间卫星所在位置的大气密度变化.分析结果表明:大磁暴期间和磁暴结束后一天内,高层大气密度都出现了明显上升,达到了静日值的2倍以上,并且高度越高,大气密度的相对变化越大,恢复的时间越长.

摘要： 针对雷达测量数据实时处理的需求,在标准大气分布模型的基础上,提出了重力势概念,根据不同高度空气摩尔质量变化规律,对大气进行分层,然后分别计算理想情况下各层中大气的温度和压强,最后考虑实际情况下的大气湿度,运用虚拟温度代替热力学温度,利用测量点实测大气参数进行代入计算,得到不同高度下的大气密度.

摘要： 针对临近空间大气环境复杂时空变化的定量表征和仿真建模这一难题,本文采用基于大量实测数据作网格划分和数学统计的方法,得到了北纬38°大气密度在20-100km的气候平均值和标准差.定量结果用于表征和分析静态缓变气候平均态以及动态瞬变大气扰动态的变化规律.在此基础上,文中建立了大气随机扰动自回归模型,通过仿真试验及与观测数据的比较,结果表明该建模方法可行,可推广到别的纬度.对于其他大气参量,需发展互相关模型,约束各参量间的物理关系,发展全套的仿真模型,这对临近空间飞行器的设计和飞行仿真及效应研究是非常有价值的.

摘要： 对于火星表面及中低层大气密度的测量,是历次火星探测的主要目标之一.本文在对国外典型火星表面及中低层大气密度测量方法进行调研的基础上,详细介绍了在火星探测器环绕探测过程中应用的无线电掩星法和在火星探测器下降过程中应用的加速度反演法以及火星着陆器在火星表面着陆后应用的压力-温度-成分反演法等三种火星表面及低层大气密度测量方法,对我国首次火星探测中大气密度测量方法及设备提出了设想.

摘要： 对于火星表面及中低层大气密度的探测,是历次火星探测的主要目标之一.本文在对国外典型火星探测器上搭载的火星表面及中低层大气密度探测载荷进行调研的基础上,详细介绍了在火星探测器环绕探测过程中应用的无线电掩星法和在火星探测器下降过程中应用的加速度反演法以及火星着陆器在火星表面着陆后应用的压力-温度-成分反演法等三种火星表面及低层大气密度探测方法,对我国首次火星探测中大气密度探测载荷提出了设想.

摘要： 针对轨道资料反演环境参数过程中大气密度与阻尼系数的解耦分离问题以及低轨道(LEO)航天器轨道确定、轨道预报、轨道控制过程中大气阻尼的不确定性问题,阻尼系数的反演是一个极其重要的环节.本文通过航天器衰减理论的介绍,给出了利用轨道衰减资料反演球形目标阻尼系数的具体实施步骤,同时分析了地磁活动对反演阻尼系数的影响.

摘要： 稳降垂直着陆速度是评价降落伞性能、校核降落伞阻力面积和阻力系数的关键参数.由于大气扰动等随机因素的存在,一般的工程方法很难从实测的物伞系统弹道数据中准确的提取出稳降垂直速度.本文提出一种数据处理方法,只需要利用物伞系统稳降阶段中较长间隔两点的高度和时间数据,最大限度的排除了随机扰动的影响.该方法考虑了大气密度对稳降速度的影响.通过算例分析,表明该方法简单,计算精度高,结果稳定性好.

摘要： 本发明涉及一种用于卫星、飞船及深空探测器的空间用四极滤质器以及同时获得航天器运行轨道空间自然大气密度和自然大气成分的方法，其包括：离子源组件、四极杆组件、芯柱组件和传感器管壳；其中离子源组件包括离子源、屏蔽栅、离子注入栅、准直器以及套筒连接件，且离子源、屏蔽栅、离子注入栅、所述准直器及所述套筒连接件自上至下依次相连；其中离子源包括：阴极、加速栅极、电子抑制栅、离子抑制栅及总量收集栅；电子抑制栅、离子抑制栅从上至下依次装在所述离子源上；总量收集栅连接在屏蔽栅和离子注入栅之间。本发明能够同时实现大气密度和大气成分的测量，还达到了高集成度、体积小及空间环境适应能力强的要求。

摘要： 本发明提供了一种基于实测大气密度的短时大气模型修正方法，选定大气密度模型，采集计算设定时长的实测大气密度，分别对大气模型密度值和实测密度值进行线性拟合，得到实测大气密度拟合曲线和模型密度拟合曲线，计算实测大气密度拟合曲线和模型密度拟合曲线的夹角，然后对模型密度拟合曲线逐点进行旋转，得到旋转后的时间值t′和旋转后的选定大气模型密度值。本发明将实测大气密度值引入轨道计算，较好的提高了航天器轨道预报精度。

摘要： 本发明涉及一种用于卫星、飞船及深空探测器的空间用四极滤质器以及同时获得航天器运行轨道空间自然大气密度和自然大气成分的方法，其包括：离子源组件、四极杆组件、芯柱组件和传感器管壳；其中离子源组件包括离子源、屏蔽栅、离子注入栅、准直器以及套筒连接件，且离子源、屏蔽栅、离子注入栅、所述准直器及所述套筒连接件自上至下依次相连；其中离子源包括：阴极、加速栅极、电子抑制栅、离子抑制栅及总量收集栅；电子抑制栅、离子抑制栅从上至下依次装在所述离子源上；总量收集栅连接在屏蔽栅和离子注入栅之间。本发明能够同时实现大气密度和大气成分的测量，还达到了高集成度、体积小及空间环境适应能力强的要求。

摘要： 本发明公开了一种临近空间大气密度探测系统，包括数据采集模块、SMU测量模块和通信模块。数据采集模块与SMU测量模块信号连接，用于采集获取导航数据和载荷数据并输送至SMU测量模块。SMU测量模块用于接收导航数据和载荷数据并进行存储。通信模块受控于SMU测量模块，用于将实现与地面端进行数据交互，实时下传导航数据和载荷数据至地面端。本发明搭载于运载火箭一级或二级，分离过程受控，可以探测到35～200km或以上空间。SMU测量模块最大功耗小于5w，配备16V5Ah蓄电池待机时长可达16h左右，满足发射前提前加电装箭的待机时长要求。另外，小型化、高集成，且探测准确度高。

摘要： 本发明提供了一种基于低轨卫星轨道衰减的大气密度自主估算方法及系统，包括：步骤S1：获取有效的卫星飞行轨道圈计数；步骤S2：基于有效的卫星飞行轨道圈计数计算递推误差；步骤S3：计算每圈轨道高度衰减量；步骤S4：根据计算得到的卫星质量，当递推误差与每圈轨道高度衰减量相等时，对面质比偏差进行修正得到面质比修正系数，取均值获取最终修正系数均值；步骤S5：基于最终修正系数均值计算大气密度修正系数，当数据标识有效时，根据轨道圈计数增加，更新迭代每圈大气密度修正系数，得到气密度修正系数序列。

摘要： 本发明涉及一种基于低轨航天器掩星的平流层大气密度反演方法，属于遥感技术领域。首先给出了平流层大气密度反演模型，此模型为本发明实施的基础；其次结合星光折射的几何关系以及航天器轨道的确定，给出了反演大气密度点的三维坐标以及掩星开始时航天器位置确定的方法。利用本发明可以获得全球三维、准实时的大气密度模型。弥补了直接测量以及地基遥感的空间覆盖率低的缺陷，并且相对无线电掩星方法成本更低，结构更加简单相对易于实现。

摘要： 本发明公开了一种空间大气密度判断方法，具体按照以下步骤实施：用户提供输入参数，记为in；将in进行归一化处理；为进行完归一化操作的参数序列添加常数项1；用神经网络输入层权值矩阵乘以输入序列，令神经网络隐含层计算次数n＝1；为输入序列添加常数项1，使a(n)＝[a(n)；1]，使变换后的输入参数序列a(n)与LW(n)相乘，a(n)＝LW(n)*a(n)，完成一个隐含层计算；步骤6、令n＝n+1，若n>3，则隐含层计算结束，进入下步；否则，令n＝n+1，重复上步完成下一个隐含层计算；对输出层进行计算；对计算结果进行反向归一化处理，得到空间大气密度，完成空间大气密度判断。能够改善传统大气模型在该空间范围的大气判断精度。

摘要： 本发明涉及一种大气密度层析扫描探测方法及计算机设备和存储介质，本方法包括：基于X射线卫星标定数据库的探测器响应矩阵、利用XCOM数据库计算的地球大气组分的X射线截面、Xspec拟合得到的天体X射线源能谱以及NRLMSIS 2.0模型提供的大气密度基函数，构建天文X射线源的地球大气掩星过程中的能谱前向模型；基于卫星平台处理得到足够高信噪比和垂直分辨率的X射线卫星实测能谱数据，构建泊松统计下假设与实测之间的似然函数；基于贝叶斯定理利用贝叶斯估计具体采用马尔科夫链蒙特卡洛算法(MCMC)对观测能谱和模型能谱进行拟合，进而实现地球临近空间大气密度的反演。该方法可以克服现有探测手段空间覆盖性差，难以实现全球范围内测量的缺陷。

摘要： 本申请公开了一种大气密度的确定方法、装置、存储介质及电子设备。该方法包括：在大气层中确定参考点，其中，参考点在地表以上的预设高度范围内选取；确定参考点处的温度参数，并确定参考点处的大气层中各个成分的质量密度；基于卫星轨道数据对温度参数进行修正，获得修正后的温度参数；依据修正后的温度参数和各个成分的质量密度计算参考点处的大气密度。通过本申请，解决了相关技术中计算大气密度的方法准确度较低，无法满足航天器高精度轨道预报的需求的问题。

摘要： 本发明提供了一种轨道大气密度的双球探测装置和方法，所述装置包括第一球形装置和第二球形装置，第一球形装置的直径大于第二球形装置，两个球形装置之间由连接测力装置相连接。轨道大气阻尼力通常量级较小，对探测设备要求极高，难以研发制造。本发明轨道大气密度的双球探测方法和装置，利用面积质量比差异巨大的双球，可巧妙的将非接触的大气阻尼转换为拉力，降低对测量设备的设计要求，通过调节两球的质量和迎风面积，可有效延长探测寿命，提高探测精度。