Solar Sail Propulsion by 2050: An Enabling Capability for Heliophysics Missions
太阳帆使飞行任务能够从独特的有利位置观测太阳环境,如远离日地线的持续观测; L1以下台站保持;高倾角太阳轨道;地球坐极和观极观测台;研究日光层向星际介质过渡的快速过境飞行任务,以及广大用户群体感兴趣的飞行任务。最近和计划中的演示任务使这项技术可以用于近期的科学任务。
2023-01-03 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Data Pipeline Architecture and Development for VELC onboard Space Solar Mission AdityaL1
ADITYA L-1是印度第一个专门研究太阳及其大气层的飞行任务,其可见光发射线日冕仪(VELC)是ADITYA-L1的主要有效载荷。VELC可以同时对日冕进行成像和光谱观测。将在500 nm处连续成像,视场(FOV)为1.05 Ro至3Ro。在1.05-1.5Ro的视场范围内,将对日冕进行5303 [Fe XIV]、7892 [Fe XI]、10747 [Fe XIII]三条发射线的光谱观测和10747 [Fe XIII]的分光偏振测量。在这项工作中,端到端的数据管道架构和开发的VELC有效载荷。讨论了VELC提案提交表、卫星观测参数、数据产品、级别定义、数据管道和分析软件,以将使用卫星上VELC仪器获得的大量原始数据集处理为科学可用数据。
2022-01-13 astro-ph.IM
High-temperature photovoltaics for solar-electric Oberth maneuvers: ton-class payload feasibility for interstellar-precursor missions
University of Stuttgart(斯图加特大学);Initiative for Interstellar Studies(星际研究倡议组织);Aliena Pte Ltd.(Aliena私人有限公司);University of Luxembourg(卢森堡大学)
该研究评估了基于高强度高温(HIHT)太阳能电池的太阳能奥伯特机动,发现借助木星引力助推时,猎鹰重型火箭可在25年内将吨级有效载荷送至200AU,为深空任务推进提供新路径。
2026-08-12 astro-ph.IM
The Paris Meudon ground based support to the NASA Solar Maximum Mission in the eighties
本文介绍巴黎默东天文台在八十年代通过默东太阳塔和磁像仪观测光球与色球的速度和磁场,为NASA太阳极大期任务提供地基支持,以补充SMM对过渡区和日冕的观测。
2025-05-26 astro-ph.IM astro-ph.SR
The Solar Orbiter mission -- Science overview
太阳轨道飞行器是欧空局2015-2025年宇宙愿景方案的第一个飞行任务,也是欧空局和美国航天局之间的国际合作飞行任务,它将从黄道面外近距离探索太阳和日光层。它于2020年2月10日04:03 UTC从卡纳维拉尔角发射,旨在解决太阳和日光层物理学的关键问题,即太阳如何创造和控制日光层,以及为什么太阳活动随时间变化。为了回答这些问题,该任务携带了六个遥感仪器来观测太阳和日冕,以及四个现场仪器来测量太阳风、高能粒子和电磁场。在本文中,我们描述了任务的科学目标,以及如何通过船上仪器的联合观测来解决这些问题。本文首先概述了任务级的科学目标,然后概述了航天器和有效载荷。我们报告的观测值和性能的数字,以及每个仪器的轨迹设计。其次是对科学作战概念的总结。本文最后对科学目标进行了更详细的描述。太阳轨道器将把日光层的现场测量与太阳的高分辨率遥感观测结合起来,以解决太阳和日光层物理学的基本问题。太阳轨道飞行器有效载荷的性能符合飞行任务科学目标的要求。它的科学回报将通过与其他空间飞行任务和地面观测站的协调观测而进一步增加。
2020-09-02 astro-ph.IM astro-ph.SR
Connecting measurements of solar and stellar brightness variations
比较太阳和恒星的亮度变化受到观测中使用的光谱通带的差异以及它们的旋转轴从视线倾斜的可能差异的阻碍。我们计算太阳的旋转变化,因为它将被测量用于恒星观测的通带。特别是,我们认为使用的CoRoT,$Kepler$,TESS和$Gaia$空间任务的过滤系统。我们还量化了自转轴倾角对太阳自转变率的影响。我们采用光谱和总辐照度重建(SATIRE)模型来计算从黄道面观测到的不同滤光系统中的太阳亮度变化。然后,我们结合模拟的表面分布的磁性功能在不同的倾角使用表面通量输运模型(SFTM)与SATIRE计算计算的依赖性的变化的倾斜。对于一个黄道观测者来说,在太阳总辐照度(TSI)中观测到的太阳自转变率的幅度是0.68毫微克(在太阳活动周期21-24期间的平均值)。我们在$Kepler$(0.74 mmag)、CoRoT(0.73 mmag)、TESS(0.62 mmag)、$Gaia~ $(0.74 mmag)、$Gaia~ G_{RP}$(0.62 mmag)和)、$Gaia~ G_{BP}$(0.86 mmag)通带中获得了相应的振幅。减小旋转轴的倾斜度减小了旋转可变性。对于随机倾斜的恒星样本,在这项工作中考虑的所有过滤系统中,变异性平均低15%。这几乎补偿了TSI和$Kepler$通带中变化幅度的差异,使得从TSI记录中得出的幅度成为太阳旋转变化的理想表示,用于与倾角未知的$Kepler$恒星进…
2020-04-15 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
Solaris: A Focused Solar Polar Discovery-class Mission to achieve the Highest Priority Heliophysics Science Now
Solaris是一个变革性的太阳极地发现级任务概念,以解决只能从极地优势回答的关键悬而未决的问题。Solaris将从大约75度纬度拍摄太阳两极的图像,为太阳发电机和太阳周期的运作提供新的见解,这是我们了解空间天气和空间气候的基础。Solaris还将为改进空间天气研究、建模和预测提供有利的观测,从上方揭示日冕、日冕动力学和CME爆发的独特、新的视角。
2023-01-18 astro-ph.IM astro-ph.SR
Feasibility study of a mission to Sedna -- Nuclear propulsion and advanced solar sailing concepts
Politecnico di Bari(巴里理工大学);New York City College of Technology, CUNY(纽约市立学院,纽约城市大学);Università degli Studi di Bari(巴里大学)
本研究探讨了利用DFD推进和太阳帆技术实现塞德娜任务的可行性,发现DFD可在10年内到达,太阳帆则需7年,为深空探索提供参考。
2025-06-21 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Solar Close Observations and Proximity Experiments (SCOPE) mission
Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院云南天文台);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Center for Astronomical Mega-Science, Chinese Academy of Sciences(中国科学院天文大科学研究中心);Kunming University of Science and Technology(昆明理工大学);Nanjing University(南京大学);Peking University(北京大学);National Solar Observatory(美国国家太阳观测台);Purple Mountain Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院紫金山天文台);National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家天文台);School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学天文与空间科学学院);Xinjiang Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences(中国科学院新疆天文台);National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家空间科学中心);Shanghai Institute of Satellite Engineering(上海卫星工程研究所);Innovation Academy for Microsatellites, Chinese Academy of Sciences(中国科学院微小卫星创新研究院);Yunnan University(云南大学);Department of Earth Sciences, the University of Hong Kong(香港大学地球科学系);Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院地质与地球物理研究所);Beijing Institute of Spacecraft System Engineering(中国空间技术研究院北京分院)
SCOPE任务通过近距离观测太阳大气,研究太阳爆发、日冕加热及日风加速机制,首次测量日冕磁场并探索极地区域。
2025-11-27 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
The PAC2MAN mission: a new tool to understand and predict solar energetic events
要准确预测耀斑和日冕物质抛射的发生,需要对太阳大气活动区的磁能积累和释放进行精确的测量。我们设计了一个新的空间天气任务,使用基于汉勒和塞曼效应的新光学仪器进行这种测量。该飞行任务由两颗卫星组成,一颗围绕L1拉格朗日点运行(地球航天器,SCE),另一颗在日心轨道上,距离地球1天文单位,落后地球80 $^\circ$(航天器80,SC 80)。光学仪器测量太阳大气层多层中的矢量磁场。航天器的轨道允许对太阳总表面的近73%进行连续成像。原位等离子体仪器探测到地球前方1天文单位处的太阳风状况。可以使用航天器的立体视图和SC80卫星的战略位置来跟踪指向地球的CME。由于对太阳中积累的磁能进行了准确监测,通过行星际空间进行了光学跟踪,并对近地环境进行了现场测量,因此有可能对地球效应空间天气事件进行预报。
2014-12-19 astro-ph.IM astro-ph.SR
The CUbesat Solar Polarimeter (CUSP): mission overview II
本文介绍了意大利航天局Alcor计划下的地球轨道CubeSat任务CUSP的最新进展,该任务用康普顿散射偏振计测太阳耀斑硬X射线线偏振以研究太阳磁重联与粒子加速,2024年12月进入为期12个月的B阶段。
2025-08-01 astro-ph.IM astro-ph.SR
New Results from the Solar Maximum Mission Bent Crystal Spectrometer
美国航天局太阳峰年飞行任务上的弯晶光谱仪是X射线多色仪的一部分,该仪器从1980年2月至11月观测到许多耀斑和明亮的活动区,当时由于航天器精确定位系统发生故障而暂停运行。在1984年4月航天飞机SMM维修任务之后,观测工作恢复,并一直持续到1989年11月。BCS光谱在过去已被广泛用于获得温度,排放措施,和湍流和整体流量在耀斑,以及元素丰度。仪器的细节,包括以前没有公布的校准因素在这里,并在BCS的在轨性能进行评估。一些重大的变化,在任务期间进行了描述,并为未来的仪器的建议。使用改进的仪器参数和操作限制的估计,现在可以获得去卷积,校准的光谱,显示比以前更精细的细节,提供的手段,以改善发射等离子体的物理解释。研究结果表明,历史存档数据可以重新使用,以获得增强的和新的,有科学价值的结果。
2017-02-22 astro-ph.IM astro-ph.SR
Interstellar Now! Missions to and Sample Returns from Nearby Interstellar Objects
最近发现的第一个穿过太阳系的高速双曲线天体,1 I/'Oumuamua和2 I/Borisov,提出了关于星际天体短期任务的问题。对这些天体的实地航天器探测将允许直接确定它们的结构及其化学和同位素组成,从而能够以全新的方式研究太阳系以外的小天体。在本文中,我们将各种星际物体类别映射到任务类型,证明使用现有或近期技术,一系列星际物体类别的任务是可行的。我们描述飞越,交会和样品返回任务星际物体,显示各种方法来探索这些机构表征其表面,动力学,结构和组成。星际物体可能在时间和空间上都远离太阳系形成;对它们的直接探索将限制它们的形成和历史,将它们置于银河系的动力学和化学演化中。这些飞行任务类型还提供了探索太阳系天体和在遥远的太阳系外进行测量的机会。
2021-08-04 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.space-ph
A Total Solar Eclipse Earth-Based Mission: Multi-wavelength Observations from Land, Sea and Air to Probe the Critical middle Corona
在可见光和近红外(V+NIR)中从空间观测日冕发射线方面存在着一个令人遗憾的空白。它们独特的科学优势源于它们形成时辐射激发的主导地位,因此它们的发射可以在边缘以上的几个太阳半径范围内被检测到。因此,V+NIR发射线可以产生日冕等离子体的物理性质的唯一推断,例如物种温度,密度,元素丰度,以及沿着和垂直于视线的速度。这些诊断已经在日全食期间数十年无与伦比的高分辨率成像和光谱观测中得到了证明。该白皮书呼吁为日全食地球任务提供专项资金,用于从2024年开始的未来十年内对日冕进行地面,空中和海上观测。拟议的飞行任务利用了V+近红外日冕发射线提供的独特诊断潜力,以推断距离太阳表面至少5 Rs范围内的关键等离子体参数。这一关键的日冕空间目前在现有的和拟在拟议的时间框架内发射的日冕仪中缺失。每次日食的多站点观测平台将进一步捕获日冕等离子体在至少1小时的时间跨度内的时间变化,时间分辨率为几分之一分钟。此外,该任务为探索未来使用日冕仪的新技术提供了无与伦比的机会。这一任务具有独特的、重大的、更广泛的影响,为公众和年轻一代提供了从一个令人敬畏的宇宙事件中参与日光层科学的外联机会。
2023-02-23 astro-ph.IM astro-ph.SR
On the Transits of Solar System Objects in the Forthcoming PLANCK Mission: Data Flagging and Coeval Multifrequency Observations
在当前和未来主要致力于精确绘制宇宙微波背景图的微波勘测中,来自太阳系的毫米和亚毫米辐射将是潜在的污染源,也是新的太阳系研究的机会。特别是,即将进行的欧空局普朗克飞行任务将能够观测行星和一些大型小行星的点状热发射以及扩散的黄道光发射。在简要介绍了这一领域的基础上,我们重点讨论了普朗克时间序列数据中太阳系离散天体的识别。
2009-07-02 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.IM
A mission architecture to reach and operate at the focal region of the solar gravitational lens
本文提出一种利用太阳帆推进和模块化在轨组装的飞行任务架构,以最快渡越时间到达太阳引力透镜焦点区域,对百光年外系外行星进行多像素成像并识别宜居性,证明任务在现有或开发中技术条件下可行。
2022-07-06 astro-ph.EP astro-ph.IM gr-qc
The ODINUS Mission Concept - The Scientific Case for a Mission to the Ice Giant Planets with Twin Spacecraft to Unveil the History of our Solar System
本文件的目的是讨论前往冰巨星天王星和海王星及其卫星系统的空间飞行任务的科学案例,及其与增进我们对太阳系远古历史的了解以及更一般地对行星系如何形成和演变的了解的相关性。因此,该提案的主要主题将是2015-2025年宇宙愿景计划的第一个科学主题:行星形成和生命出现的条件是什么?为实现其目标,本提案还将涉及《2015-2025年宇宙愿景》方案的第二和第三个科学主题,即:太阳系是如何运作的?宇宙的基本物理定律是什么?我们将在下面说明的任务概念将通过缩写ODINUS来提及,这个缩写来自其主要的科学研究领域:海王星和天王星系统的起源,动力学和内部。顾名思义,ODINUS任务是基于使用两个双航天器,使用同一套仪器对冰巨人及其规则和不规则卫星进行探索。这将允许对这两个如此相似但又如此不同的系统进行比较研究,并揭示它们的历史和太阳系的历史。
2014-02-12 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
A Space Weather Mission Concept: Observatories of the Solar Corona and Active Regions (OSCAR)
日冕物质抛射(CME)和共旋相互作用区(CIR)是地球上磁暴的主要来源,因此被认为是最危险的空间天气事件。日冕和活动区观测站(OSCAR)任务旨在确定日冕环的三维结构,研究太阳活动区日冕物质抛射的触发机制及其在内日层的演化和传播过程。它还旨在监测和预报具有地球效应的日冕物质抛射和日冕物质抛射。天体物理学和天文学研究卫星将有助于在太阳物理学领域取得重大进展,改进目前的日冕物质抛射预测模型,并为可靠的空间天气预报提供数据。这些目标是通过利用两个具有相同仪器的航天器来实现的,它们位于距太阳1~AU的日心轨道上。航天器将以68 $^{\circ}$的角度分开,以提供日冕的最佳立体视图。我们研究这样一个任务的可行性,并提出了初步设计OSCAR。
2014-09-01 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Aerocapture Design Reference Missions for Solar System Exploration: from Venus to Neptune
本研究利用AMAT建立从金星到海王星的气动捕获设计参考任务,为任务可行性、进入条件、控制需求与气动热载荷评估提供基线。
2023-08-20 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.app-ph
Science operation, data handling, and ground support system of the SOLAR-C mission
Institute of Space and Astronautical Science, Japan Aerospace Exploration Agency(宇宙科学研究所,日本宇宙航空研究开发机构);Department of Earth and Planetary Science, Graduate School of Science, The University of Tokyo(东京大学地球行星科学系,理学研究科);National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);Institute for Space-Earth Environmental Research, Nagoya University(名古屋大学地球宇宙环境研究所);National Defense Academy(防卫大学校);Niigata University(新潟大学);Astronomical Observatory, Graduate School of Science, Kyoto University(京都大学理学研究科天文观测室)
SOLAR-C 是 JAXA 牵头的国际太阳观测卫星任务,通过 EUVST 和 SoSpIM 仪器及灵活运行与数据处理系统,研究太阳大气加热和耀斑爆发,数据将公开共享。
2026-09-11 astro-ph.IM astro-ph.SR
Project Lyra: A Mission to 1I/'Oumuamua without Solar Oberth Manoeuvre
为了解决星际物体1 I/'Oumuamua的性质问题,需要通过航天器进行现场观测,因为该物体已经超出了现有望远镜的范围。大多数以前使用近期技术达到1 I/'Oumuamua的建议都是基于太阳Oberth机动(SOM),因为没有SOM的轨道通常在较短的任务持续时间和较高的总速度要求方面明显较差。虽然SOM允许巨大的速度增益,但它在技术上也具有挑战性,从而增加了方案和任务相关的风险。在本文中,我们根据2028年的发射确定了一条通往星际物体1 I/'Oumuamua的替代路线,该路线不需要SOM,但与SOM任务具有相似的性能。它采用了木星Oberth机动(JOM),总飞行时间约为26年左右。这一轨道的有效性是由于它利用VEEGA序列显著降低了$Δ$ V到木星的距离。弹道的总$Δ$ V为15.8 $kms^{-1}$,相应的有效载荷质量对于SLS Block 1B为115 kg,对于Block 2为241 kg。JOM的另一个优点是相对于1 I/'Oumuamua的到达速度约为18 $kms^{-1}$,远低于SOM的约30 $kms^{-1}$的等效速度。
2022-01-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
The CUbesat Solar Polarimeter (CUSP) mission overview
本文概述CUSP CubeSat任务,其将利用康普顿散射偏振计测量太阳耀斑硬X射线线偏振,并介绍其科学目标、Alcor计划背景及Phase A后的最新状态。
2024-07-04 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
LEMUR: Large European Module for solar Ultraviolet Research. European contribution to JAXA's Solar-C mission
了解太阳外层大气需要协调一致,同时从可见光到真空紫外线(VUV)和软X射线的太阳观测,高空间分辨率(0.1”和0.3”之间),高时间分辨率(10 s,即,色球层动力学的时间尺度),具有广泛的温度覆盖范围(从色球层到燃烧的日冕,从0.01 MK到20 MK),并能够通过分光偏振法在可见光和近红外波长测量磁场。对整个温度范围进行采样的同时光谱测量特别重要。日本的Solar-C飞行任务(B计划)满足了这些要求,该飞行任务由地球同步轨道上的一个航天器组成,其有效载荷可大大提高紫外线、可见光和近红外线的成像和分光偏振测量能力,与目前和不久的将来的情况相比。本文所述的欧洲太阳紫外线研究大型模块(LEMUR)是一个大型真空紫外望远镜,为高分辨率成像光谱仪和相机的科学有效载荷提供支持。LEMUR由两个主要部分组成:一个真空紫外太阳望远镜,其反射镜直径为30厘米,焦距为3.6米;一个焦平面组件,由真空紫外光谱仪组成,覆盖17至127纳米之间精心挑选的六个波长范围。LEMUR狭缝覆盖太阳上的280”,每像素采样0.14”。此外,LEMUR能够测量质量流速度(线位移)低至2 km/s或更高。LEMUR是作为欧洲对Solar C飞行任务的贡献而向欧空局提出的。
2011-09-21 astro-ph.IM astro-ph.SR
Solar Ring Mission: Building a Panorama of the Sun and Inner-heliosphere
太阳环(英语:Solar Ring)是一个空间科学飞行任务,目的是从黄道面的360°全视角对太阳和内日光层进行监测和研究。它将在1-AU轨道上部署三个120°分离的航天器。第一个航天器S1位于地球上游30°,第二个航天器S2位于地球下游90°,第三个航天器S3完成了配置。这种设计与必要的科学仪器,例如,多普勒速度和矢量磁场成像仪、广角日冕仪和现场仪器将使我们能够建立许多前所未有的能力:(1)提供整个太阳表面的同步多普勒速度观测,以了解深层内部,(2)提供整个光球层的矢量磁图-太阳大气层和日光层的内边界,(3)提供太阳特征结构的全寿命演化信息;(4)提供太阳瞬变和内日层空间天气的全貌。利用这些能力,太阳环飞行任务旨在解决有关太阳周期起源、太阳爆发起源和极端空间天气事件起源的未决问题。该任务的成功完成将构建太阳和内日光层的全景,从而增进我们对恒星和维持我们生命的空间环境的了解。
2022-10-23 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
Studying the Lunar-Solar Wind Interaction with the SARA Experiment aboard the Indian Lunar Mission Chandrayaan-1
2008年10月22日,印度发射了第一个月球飞行任务Chandrayaan-1。Chandrayaan-1上的亚千电子伏原子反射分析仪(SARA)仪器由一个名为CENA(Chandrayaan-1能量中性分析仪)的能量中性原子(ENA)成像质量分析仪和一个名为SWIM(太阳风监测仪)的离子质量分析仪组成。CENA进行了有史以来第一次实验,通过探测溅射的中性原子和中和后向散射的太阳风质子,在~0.01-3.0 keV的能量范围内,研究太阳风与行星表面的相互作用。SWIM测量太阳风离子,磁鞘和磁尾离子,以及从月球表面散射的离子在~0.01-15 keV的能量范围。中性原子传感器利用进入的中性粒子转化为正离子,然后通过表面相互作用技术进行分析。离子质量分析仪基于类似的原理。本文介绍了SARA仪器和SWIM和CENA传感器获得的第一批结果。SARA的观测表明,大约20%的入射太阳风质子以中性氢的形式反向散射,约1%的质子以月球表面的形式反向散射。这些发现对太阳系中其他无空气的天体有着重要的意义。
2010-12-08 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.space-ph
Probing solar flare accelerated electron distributions with prospective X-ray polarimetry missions
太阳耀斑的电子加速是一个非常有效的过程,但加速的方法没有很好的约束。两个基本的诊断:电子各向异性(速度角的指导磁场)和高能量截止(最高能量的电子产生的加速条件:机制,空间范围,时间),是重要的数量,可以帮助限制电子加速在太阳,但都是很差的确定。在这里,使用电子和X射线运输模拟,占碰撞和非碰撞运输过程,如湍流散射,和X射线散射,我们表明,X射线偏振可以用来约束加速电子分布的各向异性和最具活力的加速电子在一起。此外,我们表明,未来的任务,例如立方体卫星任务没有成像信息,可以使用这样的模拟一起来确定这些参数。我们的结论是,一个更全面的了解耀斑加速过程将来自任务能够X射线通量和偏振光谱测量在一起。虽然成像偏振是非常需要的,我们证明,光谱偏振仪没有成像也可以提供强有力的约束电子各向异性和高能量截止。
2020-12-18 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Fast E-sail Uranus entry probe mission
电动太阳风帆是一种新型的无推进剂空间推进方案。根据数值估计,电动太阳风帆可以产生每个推进系统质量的大的总冲量。在这里,我们考虑使用0.5 N的电动太阳风帆,以推动一个550公斤的航天器天王星在不到6年。该航天器是一个堆栈组成的电动太阳风帆模块,这是抛弃大约在土星的距离,一个载体模块和探测器天王星大气层进入。运载舱具有化学推进能力,用于轨道修正,它使用其天线接收探测器的数据传输,然后将其中继到地球。这次任务的科学成果类似于伽利略探测器在木星上的成果。对天王星大气的化学和同位素组成的测量可以为太阳系的不同形成理论提供关键的限制。类似的方法也可以应用于其他巨行星和土卫六,通过使用一个或多或少相同的探测器舰队。
2014-08-27 astro-ph.EP astro-ph.IM
A TESS Search for Distant Solar System Planets: A Feasibility Study
随着美国宇航局凌日系外行星勘测卫星(TESS)完成其主要任务,它正在执行一项前所未有的全天空勘测,有可能发现我们自己的太阳系中的遥远行星,以及数百个穿海王星天体(TNO)和半人马座。我们证明,移位和堆栈技术可以用来有效地搜索全帧图像(FFI)的数据从TESS任务和调查整个天空的外部太阳系对象下降到$\sim22^{nd}$等。
2019-10-14 astro-ph.EP astro-ph.IM
Orbit optimization and time delay interferometry for inclined ASTROD-GW formation with half-year precession-period
ASTROD-GW(ASTROD [使用光学装置进行相对论天体动力学空间测试],针对引力波探测进行了优化)是一项引力波飞行任务,目的是探测来自大质量黑洞、极端质量比螺旋星系和银河系致密双星的引力波,同时测试相对论引力并探测暗能量和宇宙学。三个航天器组成一个近似等边三角形阵列,任务轨道选择在日地拉格朗日点L3、L4和L5附近。这三个航天器的范围干涉彼此的臂长约2.6亿公里。对于260倍的臂长,ASTROD-GW的检测灵敏度是260倍,在较低的频率区域,通过假设相同的加速度噪声比eLISA/NGO。因此,ASTROD-GW将是一个更好的宇宙学探测器。在以前的论文中,我们已经计算出了黄道层的时间延迟干涉术(TDI)。为了解决震源定位中关于黄道面反射的模糊性,我们将基本地层改为岁差周期为半年的微倾斜地层。本文利用星历框架对一组从2035年6月21日开始的10年倾斜ASTROD-GW任务轨道进行了数值优化,包括倾角为0°(无倾角)、0.5°、1.0°、1.5°、2.0°、2.5°和3.0°的情况。我们模拟的时间延迟的第一代和第二代TDI配置为不同的倾角,并比较/分析的数值结果,以达到所需的灵敏度ASTROD-GW抑制激光频率噪声低于二次噪声。为了说明不同倾角情况下的计算过程,我们以1.0°为例进行了轨道优化和TDI仿真。
2014-09-15 astro-ph.IM gr-qc
Gyro-Control of a Solar Sailing Satellite
最近在空间部署帆的成功减少了与太阳帆飞行任务有关的风险。太阳能航行任务的姿态控制要求很低,只需要缓慢的姿态机动来保持稳定的姿态并产生所需的太阳能推力。未来的科学任务将需要大的姿态机动与完全展开的帆。本文研究了目前太阳帆姿态控制的方案,并提出了一种陀螺控制的太阳帆。这个概念使用旋转的太阳帆来构造能够产生大扭矩的控制力矩陀螺仪。执行姿态机动和仿真结果表明,这样的解决方案的能力的指导法律。
2019-10-29 astro-ph.EP astro-ph.IM cs.SY
Solar Flare Hard X-ray Polarimetry with the CUbesat Solar Polarimeter (CUSP) mission
INAF-IAPS(意大利国家天体物理研究所-罗马天文物理研究所)
CUSP 是一项计划进入近地轨道的 CubeSat 太阳硬 X 射线康普顿偏振测量任务,用于研究耀斑磁重联与粒子加速,本文介绍其任务设计及基于 Geant4 和实验的载荷性能。
2025-09-16 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
A Mission to Nature's Telescope for High-Resolution Imaging of an Exoplanet
本文提出一种基于太阳帆和微型卫星的新型任务设计,通过太阳引力透镜在25年内到达焦距区域,实现类地系外行星高分辨率多像素成像,并支持探索柯伊伯带和星际天体等快速太阳系任务。
2021-07-23 astro-ph.EP astro-ph.IM gr-qc
Improving image quality of the Solar Disk Imager (SDI) of the Lyman-alpha Solar Telescope (LST) onboard the ASO-S mission
针对ASO-S任务中SDI空间分辨率远低于预期的问题,本文提出结合深度学习与光学系统建模的双变量优化算法SPIBOA,直接从观测数据估计PSF并进行去卷积校正,使空间分辨率提升三倍以上并显著降噪,已集成到SDI常规数据处理流程中。
2024-12-31 astro-ph.IM astro-ph.SR
Direct Multipixel Imaging and Spectroscopy of an Exoplanet with a Solar Gravity Lens Mission
太阳引力透镜(SGL)具有显著的光学特性,在1 μ m波长处具有较大的亮度放大率(~ 1 e ~(11))和极高的角分辨率(~ 1 e-10 arcsec)。携带一个小型望远镜和日冕仪的SGL任务开辟了一种可能性,可以直接对距离100光年的可居住的类地系外行星进行百万像素成像和高分辨率光谱分析。这样一颗行星的整个图像被SGL压缩到焦线附近直径约1.3公里的区域。该望远镜在穿越该区域时充当单像素探测器,可以以更高的表面分辨率构建系外行星的图像,足以看到其表面特征和可居住性的迹象。我们在这里报告的结果,我们的初步研究的任务,我们的太阳系的深外区域,与直接百万像素的高分辨率成像和光谱的一个潜在的可居住的系外行星的主要任务目标,通过利用显着的光学性能的SGL。我们的主要目标是研究如何在如此遥远的距离上以所需的精度操作航天器。具体来说,我们研究了i)如何通过探测,跟踪和研究太阳周围的爱因斯坦环来使用SGL焦点区域的太空任务来获得系外行星的高分辨率直接成像和光谱学,以及ii)如何使用这些信息来探测另一颗行星上的生命迹象。我们的研究结果表明,以直接成像和光谱学为目标的SGL任务是具有挑战性的,但可能的。我们组成了一个列表的建议的任务架构与风险和回报的权衡,并讨论了使能技术的发展计划。
2018-02-23 astro-ph.IM gr-qc
High precision ground-based measurements of solar diameter in support of PICARD mission
太阳直径的测量是在太阳可变性和太阳对地球气候的影响的更广泛的框架内进行的。古代的日食和行星凌日将允许通过参数W=dLogR/dLogL将太阳辐照度的知识扩展到三个世纪。本文讨论了月食期间Bebs珠计时的方法,并通过由Bebs珠的光变曲线和相应的月谷轮廓重建边缘变暗函数的Bebs珠计时点,取得了较近40年来的显著改进。2010年1月15日日的日环食以及最近两次金星凌日的情况都得到了详细的研究。2006年日食期间,由IOTA成员在全球范围内贡献的Because的珠子地图集与太阳直径一起呈现。跟踪了月球边缘摄影图集(Watts,1963年)与2009年由Kaguya月球探测器制作的激光高度计图之间的转换。替代PICARD / PICARD-sol飞行任务的另一种精确测量太阳直径的方法是漂移扫描法,由太阳等高仪或较大的望远镜使用。洛迦诺天文台和巴黎天文台已经用这种方法开始了一项太阳观测计划,并取得了令人鼓舞的结果。这是第一次在1/100 Hz的频率下探测到整个太阳的图像运动。这或许可以解释1850 - 1955年在格林尼治和罗马进行的观测活动所得到的令人困惑的结果。罗马的天使圣母堂的子午线是一个巨大的针孔望远镜,它允许教学性地介绍几乎所有的经典天体测量的论点。继续支持PICARD任务,分析金星凌日和2012年月全食。
2012-11-23 astro-ph.IM astro-ph.SR
The Sub-keV Atom Reflecting Analyzer (SARA) Experiment Aboard Chandrayaan-1 Mission: Instrument and Observations
印度第一次月球飞行任务Chandrayaan-1上的SARA实验的目的是利用月球表面的高能中性原子作为诊断工具,探索太阳风-月球相互作用。SARA包括一个ENA成像质量分析仪CENA(Chandrayaan-1能量中性分析仪)和一个离子质量分析仪SWIM(太阳风监测仪),以及一个数字处理单元(DPU),该单元负责指挥和控制传感器并提供与航天器的接口。这两个传感器都提供了极好的观测数据。CENA观测了月球表面的ENA,发现约20%的入射太阳风离子从月球表面后向散射为ENA。这与之前关于月球表面几乎完全吸收太阳风的假设相反。这一观测结果与太阳系中的其他无空气天体有关。
2010-12-07 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.ins-det
THERMAP: a mid-infrared spectro-imager for space missions to small bodies in the inner solar system
我们介绍了THERMAP,一个中红外(8-16 μm)光谱成像仪,用于对内太阳系小天体的空间飞行任务,在MarcoPolo-R小行星样品返回任务的框架内开发。THERMAP非常适合于确定近地天体表面热环境的特征并绘制其表面成分图。该仪器有两个通道,一个用于成像,一个用于光谱:它既是一个具有全二维成像能力的热成像相机,也是一个狭缝光谱仪。THERMAP利用了非制冷微测辐射热计探测器的最新技术发展,在中红外光谱范围内敏感。THERMAP可以获得表面的热图像(8-18 μm),并在200 K以上进行绝对温度测量,精度优于3.5 K。THERMAP可以获得表面的中红外光谱(8-16 μm),光谱分辨率Δλ为0.3 μm。当表面温度高于350 K时,在9-13 μm的光谱范围内,光谱的信噪比>60,这是大多数发射特征出现的地方。
2015-09-09 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Uranus Flagship: Investigating New Paradigms for Outer Solar System Exploration Workshop Summary Report
本文总结2024年天王星旗舰任务研讨会,聚焦以务实任务设计和新范式推动外太阳系探测,并强调经验传承与青年科研人员参与。
2025-08-11 astro-ph.EP astro-ph.IM
A Machine-Learning-Ready Dataset Prepared from the Solar and Heliospheric Observatory Mission
Center for Mathematics and Computer Science(数学与计算机科学中心);W.W. Hansen Experimental Physics Laboratory, Stanford University(斯坦福大学W.W.汉森实验物理实验室);US Naval Research Laboratory(美国海军研究实验室);CIRES, University of Colorado, Boulder(科罗拉多大学博尔德分校CIRES);NOAA, Space Weather Prediction Center(美国国家海洋和大气管理局空间天气预测中心)
我们提出了一个Python工具来从太阳图像生成标准数据集,该数据集允许用户定义的选择标准和一系列预处理步骤。我们的Python工具可用于太阳和日光层观测台(SoHO)和太阳动力学观测台(SDO)任务的所有图像产品。我们讨论了从SoHO任务的多光谱图像中产生的数据集,该数据集没有丢失或损坏的数据以及日冕图像中的行星凌日,并且在时间上同步,使其准备好输入到机器学习系统中。可用于机器学习的图像是该社区的宝贵资源,因为它们可用于预测空间天气参数等。我们说明了使用这些数据与3-5天的行星际磁场(IMF)在拉格朗日点1(L1)观察到的南北分量的提前预测。对于这个用例,我们将深度卷积神经网络(CNN)应用于完整SoHO数据集的子集,并与来自高斯朴素贝叶斯分类器的基线结果进行比较。
2021-08-04 astro-ph.IM astro-ph.SR cs.LG
Direct Multipixel Imaging and Spectroscopy of an Exoplanet with a Solar Gravity Lens Mission
我们研究了太阳引力透镜(SGL)作为产生系外行星直接高分辨率多像素图像的手段。SGL的特性是显著的:它提供~ 1 e 11的最大光放大率和~ 1 e-10角秒的角分辨率。在SGL焦点区域配备1米望远镜的探测器可以在30 pc处以10公里的分辨率对系外行星进行成像,足以观察季节变化,海洋,大陆,表面地形。我们达到并超过了为我们的研究设定的所有目标:我们开发了一种新的波动光学方法来研究系外行星的成像,同时将它们视为大但有限距离的扩展,解析,微弱的源。我们正确地解释了日冕的亮度。我们开发了反卷积算法,并在现实条件下证明了高质量图像重建的可行性。我们已经证明,多像素成像和光谱系外行星与SGL是可行的。我们已经开发了一个新的任务概念,依靠三项创新向SGL焦点区域提供一系列光学望远镜:i)一种能够直接进行系外行星成像的新方法,ii)使用小卫星太阳帆快速穿越太阳系和超越太阳系,iii)一个开放式架构,以利用群技术。这种方法使全新的任务成为可能,为NASA和更大的航空航天界提供了一个巨大的飞跃。我们的结果是令人鼓舞的,因为它们导致了一个现实的任务设计,将能够使我们的恒星附近的系外行星的直接解决图像。它可以允许依靠SGL能力探索系外行星,即使不是几个世纪,也比其他现有技术早几十年。前往SGL强干扰区的任务的结构和任务概念是有希望的,应进一步探讨。
2020-03-19 astro-ph.EP astro-ph.IM gr-qc
A study on station-keeping over irregularly shaped asteroids with different sized solar sails
São Paulo State University(圣保罗州立大学);National Institute for Space Research(国家空间研究所)
研究利用不同尺寸太阳帆在不同大小不规则小行星上实现航天器站位保持,通过基于决策树算法的直接优化策略计算帆的定向,发现小帆在小行星上更有效。
2026-06-25 astro-ph.EP astro-ph.IM
The EarthASAP mission concept for a Lunar orbiting cubesat
人们对月球探测的兴趣越来越大,因为人们认为,在未来十年内,月球可以进行低成本的探测。正在进行的在月球轨道上建立通信中继站和深空网关的项目,以及为立方体卫星等小型空间平台推广商用现成技术,都有助于这种看法。环绕月球的小型立方体卫星提供了充分的机会来研究月球,并享有监测太阳系和地球与太阳风之间大规模相互作用的优势。在这篇文章中,我们描述了一个12 U立方体卫星的技术特点,将被设置在极地月球轨道上,用于此目的和背后的科学。该任务被命名为EarthASAP(地球作为系外行星),并提交给月球立方体卫星探测(LUCE)呼吁在2016年。EarthASAP的设计目的是监测月球两极的含水岩石储层,并研究地球大面积外逸层与太阳风之间的相互作用,为未来的系外行星飞行任务做准备。
2019-10-24 astro-ph.EP astro-ph.IM
Analysis of Low $ΔV$ Spacecraft Missions to Oort Cloud Comet C/2014 UN$_{271}$
彗星C/2014 UN $_{271}$,在发现者Bernardinelli/Bernstein之后的替代名称“BB”,通常被称为UN $_{271}$,是两个方面的极端情况,首先是发现时的太阳距离($>$ 29 au),其次是它的核大小(137 $\pm$ 15 km)。远日点距离为$\sim$ 33,000 au(w.r.t.它的轨道周期$\sim$为200万年,绝对是太阳系奥尔特云的一个天体,也是迄今为止观测到的最大的奥尔特云天体。对联合国$_{271}$进行实地观测将具有相当大的科学意义。不像大多数奥尔特云彗星是在靠近内太阳系时才被首次发现的,UN $_{271}$被发现得足够早,可以提供足够的提前预警来计划这样的任务。在本文中,我们描述了各种方法达到联合国$_{271}$在其近日点和黄道面通过期间,与飞掠和会合选项;利用直接转移,木星动力的引力辅助(GA)或一系列的GAs的内行星。找到了可行的飞越和会合轨道,特别是使用NASA空间发射系统(SLS)作为运载火箭。
2022-10-12 astro-ph.EP astro-ph.IM
The Solar Orbiter Mission: an Energetic Particle Perspective
Solar Orbiter是ESA和NASA的联合任务,计划于2018年10月发射。科学有效载荷包括遥感和现场仪器,其主要目的是了解太阳如何产生和控制日光层。该航天器将沿着椭圆形轨道绕太阳运行,近日点接近0.28 AU。在轨道后期阶段,轨道平面将达到30度以上的倾角,从而可以直接观测太阳极区。高能粒子探测器(EPD)是一种仪器套件,由多个传感器组成,用于测量宽能量区间(电子为2 keV至15 MeV,质子为3 keV至100 MeV,离子为几十keV/nuc至450 MeV/nuc)的电子、质子和离子,提供成分、光谱、定时和各向异性信息。我们从高能粒子的角度概述了太阳轨道器,总结了EPD的能力,以及这些新的观测将为了解高能粒子在太阳爆发期间如何加速以及它们如何通过日光层传播提供的机会。
2017-01-15 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Characterization of avalanche photodiodes (APDs) for the CUbesat Solar Polarimeter (CUSP) mission
本文针对CUSP立方体卫星太阳偏振计任务,系统表征了用于康普顿偏振计吸收级的雪崩光电二极管(APD),通过55Fe放射源测试了其增益和能量分辨率随温度的变化,并评估了APD与GAGG闪烁体耦合的性能,为任务B阶段研究提供关键器件参数。
2024-07-04 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
The multi-physics analysis, design and testing of CUSP, a CubeSat mission for space weather and solar flares x-ray polarimetry
INAF-IAPS(意大利国家天体物理研究所-空间物理学与高能天体物理学研究所);Department of Industrial, Electronic and Mechanical Engineering, ”Roma Tre” University(罗马第三大学工业、电子和机械工程系);Department of Enterprise Engineering ”Mario Lucenti”, University of Rome ”Tor Vergata”(罗马托尔维加塔大学企业工程系马里奥·卢肯蒂);DEDA Connect s.r.l.(DEDA Connect有限公司);DEIM, University of ”La Tuscia”(拉图西亚大学DEIM系);ASI(意大利航天局);INAF-OAS Bologna(意大利国家天体物理研究所-博洛尼亚天文台);INAF-OAR(意大利国家天体物理研究所-罗马天文台);IMT s.r.l.(IMT有限公司);Alma Mater Studiorum University of Bologna - Department of Industrial Engineering and Interdepartmental Center for Industrial Aerospace Research(博洛尼亚大学工业工程系及跨部门工业航空航天研究中心);INAF-Headquarters(意大利国家天体物理研究所总部);INAF-OACT(意大利国家天体物理研究所-卡塔尼亚天文台);INFN-Bologna(意大利国家核物理研究所-博洛尼亚分部)
本文介绍CubeSat任务CUSP在B阶段针对太阳耀斑硬X射线康普顿偏振测量的多物理场机械设计、有限元分析、拓扑优化及环境验证计划。
2025-08-04 astro-ph.IM astro-ph.SR physics.space-ph
A Modelling Investigation for Solar Flare X-ray Stereoscopy with Solar Orbiter/STIX and Earth Orbiting Missions
本研究针对太阳耀斑X射线立体观测需求,基于SolO/STIX与地球轨道任务数据,建立HXR指向性模型分析其与电子、耀斑属性的关联,通过两次耀斑的初步分析验证了观测可行性与建模应用价值。
2024-01-29 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Geant4 Modeling of a Cerium Bromide Scintillator Detector for the IMPRESS CubeSat Mission
太阳耀斑是太阳系中能量最大的事件之一,可以用来研究等离子体物理和恒星过程。太阳耀斑的一个有趣的方面是加速(非热)粒子的存在,其特征出现在太阳耀斑的硬X射线辐射中。自太空时代早期以来,关于这些粒子如何加速的争论一直在进行,探索相关加速机制的一种方法是研究太阳耀斑硬X射线通量的短时间尺度(数十毫秒)变化。脉冲相位快速高能太阳光谱仪(IMPRESS)CubeSat任务旨在测量这些快速硬X射线变化。为了从这次任务中产生最好的科学数据,我们使用Geant 4 Monte Carlo模型表征了IMPRESS闪烁体探测器。我们表明,Geant4蒙特卡罗探测器模型是一致的分析模型。我们发现,Geant4模拟的X射线和光学相互作用解释了实验数据中观察到的功能,但不能完全解释我们测量的能量分辨率。我们进一步表明,不均匀的光收集导致双峰行为在662 keV的$^{137}$ Cs峰,可以在Geant 4模型和可能在实验室中进行校正。
2022-10-31 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Opportunities for Technosignature Science in the Planetary Science and Astrobiology Decadal Survey
太阳系探索为推进技术签名科学提供了许多可能性。在太阳系中寻找生命包括旨在寻找其他行星上生物特征证据的飞行任务,但许多飞行任务也可能试图寻找和限制太阳系内的技术存在。技术特征和生物特征代表了在我们的太阳系附近以及更远的地方寻找生命证据的互补方法。本报告总结了正在进行的太阳系探索中的潜在技术签名机会以及“起源、世界和生命”行星科学和天体生物学十年调查的建议。我们讨论的机会,限制流行的technosignatures在太阳系内使用当前或未来的任务,在可以忽略不计的额外成本,我们提出了一个初步评估的差距,可能存在于寻找technosignatures在太阳系内。
2022-09-21 astro-ph.EP astro-ph.IM physics.pop-ph
Design and verification of the HXI collimator onboard the ASO-S mission
研制了一种用于硬X射线成像仪(HXI)的星载硬X射线准直器,该准直器由91对栅极组成。HXI是中国第一个太阳任务--高级天基太阳观测台(ASO-S)上的三个科学仪器之一。HXI准直仪(HXI-C)是一台空间调制X射线望远镜,用于观测太阳耀斑中高能电子发射的硬X射线。本文介绍了HXI-C的详细设计,用于飞行模型继承的鉴定模型。据报告,对HXI-C鉴定模型进行了一系列试验,以验证HXI-C在发射后的生存能力和在在轨环境中正常运行的能力。此外,给出了HXI-C的X射线束测试结果,以间接识别HXI-C的工作性能。
2021-01-18 astro-ph.IM astro-ph.SR hep-ex
A Curated Image Parameter Dataset from Solar Dynamics Observatory Mission
Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学);Oxford University(牛津大学);American Astronomical Society(美国天文学会)
我们提供了一个大型的图像参数数据集,从太阳动力学天文台(SDO)任务的AIA仪器,从2011年1月到当前日期,节奏为6分钟,9个波长通道。每年的数据集容量仅不到1 TiB。为了实现更好的结果,在活动区域和冠状孔的区域分类,我们提高了一组10个图像参数的性能,通过深入评估的各种假设,这些图像参数的计算是必要的。然后,在可能的情况下,设计了一种方法来找到一个合适的参数计算设置,以及验证任务,以显示我们的改进结果。此外,我们还包括使用监督分类模型的JP2和FITS图像格式的比较,通过调整特定于提取它们的图像格式的参数,以及特定于每个波长的参数。这些比较的结果表明,利用文件明显较小的JP 2图像不会损害这些参数最初用于的区域分类任务。最后,我们在AIA图像上计算调整后的参数,并提供一个公共API(http://dmlab.cs.gsu.edu/dmlabapi)来访问数据集。该数据集可用于AIA图像的一系列研究,例如基于内容的图像检索或太阳事件跟踪,其中图像的降维对于任务的可行性是必要的。
2019-06-03 astro-ph.IM astro-ph.SR cs.CV