【摘要】：地球輻射帶的發(fā)現(xiàn)是人類進入航天時代后的第一個重要成果。由于輻射帶形成的高能帶電粒子輻射環(huán)境給航天器在軌運行安全帶來了嚴重隱患,必須在航天任務(wù)的地面設(shè)計階段獲得對輻射帶精確的定量描述,并對航天器進行針對性的防護設(shè)計,因此,為地球輻射帶建模,通過輻射帶模型獲得對輻射帶精確的定量描.述成為所有航天大國面臨的一個迫切需求。擁有自主的輻射帶模型,可以使我國具備有效防護和規(guī)避空間環(huán)境危害的手段,提高保障航天器安全可靠運行的能力,對健全我國航天工程體系、提升我國航天工程水準具有重要的現(xiàn)實意義。本文對輻射帶建�？蚣芎臀覈灾鬏椛鋷Ы＿M行了研究,內(nèi)容分為七章。第一章為緒論,介紹了輻射帶及其建模研究的背景、起源和國內(nèi)外發(fā)展歷程;第二章對輻射帶模型分類進行了研究,給出了輻射帶模型的分類方法,并按照該方法對輻射帶模型進行了分類;第三章對輻射帶模型發(fā)展路線進行了研究,給出了現(xiàn)有輻射帶模型的總體發(fā)展路線和作為航天工程事實標準的AP-8/AE-8的發(fā)展路線;第四章對輻射帶模型框架進行了研究,給出了能夠描述輻射帶動態(tài)變化的輻射帶模型標準框架的構(gòu)成及具體實現(xiàn)的思路和方法,以AP-8/AE-8和AP-9/AE-9作為樣本對輻射帶模型標準框架進行了驗證,給出了基于標準框架的模型更新與升級方法;第五章對我國自主輻射帶建模進行了研究,分析了自主建模的必要性和可行性,確定了自主建模的目標,完成了自主模型的需求分析,給出了自主模型的功能指標,根據(jù)輻射帶模型標準框架對自主模型進行了設(shè)計,給出了自主模型的軟件實現(xiàn)方案,并對建立的自主模型進行了驗證;第六章對輻射帶建模的未來發(fā)展進行了展望,分析了國內(nèi)外輻射帶建模研究的發(fā)展趨勢,并探討了新技術(shù)和新理念在輻射帶建模中的應(yīng)用;第七章為全文的總結(jié),回顧了輻射帶建�？蚣芎臀覈灾鬏椛鋷ЫＱ芯康闹饕獌�(nèi)容,強調(diào)了研究的主要成果和創(chuàng)新點。以上七章中,第四章和第五章的內(nèi)容是本文的核心研究內(nèi)容。本文的主要成果和創(chuàng)新點在于:1.提出了完整的輻射帶模型標準框架體系。標準框架從航天工程需求出發(fā),定位了輻射帶模型的標準功能,給出了模型結(jié)構(gòu)、組成部分和工作流程,并進一步給出了輻射帶模型的具體實現(xiàn)方案。標準框架給出了輻射帶建模的路線圖,可以作為輻射帶建模的指導方案;標準框架給出了構(gòu)建輻射帶動態(tài)模型的方法。2.按照輻射帶模型標準框架,建立了我國第一個擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的輻射帶模型。自主模型是聚焦于LEO的輻射帶局部模型,同時也是可以響應(yīng)輻射帶擾動變化的動態(tài)模型。對自主模型的驗證結(jié)果表明,自主模型在描述LEO輻射帶動態(tài)變化方面優(yōu)于現(xiàn)有模型。以上兩項成果填補了國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的空白,并為開展后續(xù)相關(guān)研究打下了堅實的基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖１．２電子輻射帶剖面逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｐｒｏｆｉｌｅ邋ｏｆ邋ｔｒａｐｐｅｄ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ逡逑９５８年美國開始在距地面２００ｋｍ的高空進行核試驗，三次高空核爆制

９０年代后，隨著國內(nèi)航天領(lǐng)域?qū)椛洵h(huán)境效應(yīng)認識的逐步加深，，我國對輻射帶逡逑的探測有了較快發(fā)展（余世里，２００９；龔建村等，２００９；朱光武等，２０００）。逡逑截止到２０１７年６月，共發(fā)射了邋６６顆搭載了輻射帶探測設(shè)備的衛(wèi)星，圖１．３所示逡逑為每年的衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量。從圖１．３中可以看出，進入２１世紀后，我國對輻射帶逡逑的探測進入了高峰期，在這一階段我國基本實現(xiàn)了對輻射帶的初步普查。６６顆逡逑衛(wèi)星中，專門探測輻射帶的科學衛(wèi)星較少，主要集中在“實踐”系列科學實驗衛(wèi)逡逑星和地球空間探測雙星。為了彌補科學衛(wèi)星的不足，我國在大量應(yīng)用衛(wèi)星上搭載逡逑了輻射帶探測設(shè)備，包括“東方紅二號”、“資源”系列衛(wèi)星、“遙感”系列衛(wèi)逡逑星、“實踐”系列應(yīng)用衛(wèi)星、“創(chuàng)新”系列衛(wèi)星、“風云”系列衛(wèi)星和導航衛(wèi)星逡逑等，探測對象主要是輻射帶高能質(zhì)子和電子的能譜，可見我國的輻射帶普查工作逡逑主要是通過應(yīng)用衛(wèi)星搭載完成的（沈自才，２０１３；王世金等，２００５；王世金等，逡逑２００３）。通過科學衛(wèi)星和應(yīng)用衛(wèi)星的搭載探測
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P353.4


本文編號：2604949