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FY-2D空間環(huán)境監(jiān)測器圓滿完成在軌測試 順利展開業(yè)務(wù)運(yùn)行

文章來源： | 發(fā)布時(shí)間：2007-03-06 | 【打印】【關(guān)閉】

FY-2D衛(wèi)星運(yùn)行的軌道為地球同步軌道。空間帶電粒子是衛(wèi)星最主要的外部空間環(huán)境。這些帶電粒子容易在衛(wèi)星中產(chǎn)生各種輻射效應(yīng)，對衛(wèi)星的安全運(yùn)行構(gòu)成威脅，尤其是偶發(fā)的太陽耀斑粒子（太陽質(zhì)子事件）因能量高、通量大，對衛(wèi)星的影響最大。 

 FY-2D空間環(huán)境監(jiān)測器由太陽X射線探測器和空間粒子探測器組成，用于監(jiān)測太陽活動和軌道空間的帶電粒子輻射，警報(bào)和通報(bào)太陽質(zhì)子事件和地磁擾動，為衛(wèi)星的在軌安全保障服務(wù)。監(jiān)測器能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、連續(xù)對太陽和帶電粒子監(jiān)測，是我國開展“空間天氣”監(jiān)測警報(bào)的基礎(chǔ)。

FY-2D衛(wèi)星于2006年12月8日成功發(fā)射，星載空間環(huán)境監(jiān)測器在14日加電工作，空間中心自建的地面接收系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收監(jiān)測器的探測數(shù)據(jù)。2個(gè)多月的在軌運(yùn)行期間，FY-2D衛(wèi)星空間環(huán)境監(jiān)測器一直工作正常、穩(wěn)定，并獲得一批珍貴的探測結(jié)果。目前，FY-2D衛(wèi)星空間環(huán)境監(jiān)測器已圓滿完成在軌測試，展開正式的業(yè)務(wù)運(yùn)行。以下給出在軌測試期間，FY-2D衛(wèi)星空間環(huán)境監(jiān)測器部分探測成果。

 

1）空間環(huán)境寧靜期，地球同步軌道高能電子晝夜變化特征

地球同步軌道位于外輻射帶的外邊緣，該軌道的高能帶電粒子均為輻射帶的

捕獲粒子。根據(jù)空間粒子探測器的探測結(jié)果，該軌道高能帶電粒子（高能電子）通量分布呈現(xiàn)24小時(shí)晝夜變化特征。基本在衛(wèi)星地方時(shí)（較北京時(shí)間晚約2小時(shí)）午時(shí)通量最大，子時(shí)通量最小。

 

                     圖1 高能電子通量日周期變化

 

2）磁暴時(shí)高能電子的響應(yīng)及擾動特征

自監(jiān)測器加電以來，截止到2007年3月，僅發(fā)生1起大的地磁暴（2006年12月15日），地磁暴期間，高能電子通量出現(xiàn)劇烈起伏，見圖2。從高能粒子探測器的探測結(jié)果看，地球同步軌道高能電子擾動的一般過程：在擾動發(fā)生時(shí)，高能電子通量陡然下降，持續(xù)一段時(shí)間后，通量又脈沖式增加，恢復(fù)擾動前的通量水平。

                       圖2 磁暴期間高能電子分布

 

3）太陽耀斑和太陽質(zhì)子事件

衛(wèi)星自發(fā)射至今（2007年3月），太陽活動水平低。僅在2006年12月15日（北京時(shí)間6:10左右），太陽X射線探測器監(jiān)測到一起X級強(qiáng)耀斑，在該太陽耀斑爆發(fā)過程中X射線各道流量顯著增加，見圖3。耀斑爆發(fā)后不到1小時(shí)，空間粒子探測器就監(jiān)測到太陽帶電粒子。

                   圖3  太陽質(zhì)子事件期間帶電粒子分布

 

4）與美國GOES衛(wèi)星比較

A耀斑探測結(jié)果比較

太陽X射線探測器監(jiān)測的目的之一是做空間環(huán)境警報(bào)，需要根據(jù)流量強(qiáng)度判斷耀斑大小。目前國際上是采用GOES衛(wèi)星X射線探測結(jié)果做為參考對象給出警報(bào)。GOES衛(wèi)星X射線探測器和FY-2D太陽X射線探測器測量原理不同，經(jīng)相關(guān)轉(zhuǎn)換后，作出比對。

FY-2D衛(wèi)星X射線探測器的1~7能道能量范圍為3.27~23.15keV，GOES的0.5~4Å的能量范圍為3.1~24.8keV，因此將FY-2D衛(wèi)星X射線探測器的1-7能道計(jì)數(shù)進(jìn)行合并可與GOES衛(wèi)星的流量進(jìn)行比對。以2006年12月15日太陽耀斑為研究對象。

圖4 2006年12月15日太陽耀斑探測結(jié)果

圖4顯示的是FY-2D太陽X射線第1~7道積分探測結(jié)果與GOES衛(wèi)星的0.5~4 A的結(jié)果比對?？梢钥闯觯?SPAN lang=EN-US>FY-2D太陽X射線器監(jiān)測到耀斑時(shí)間特性和強(qiáng)度特性與GOES結(jié)果較為吻合。

B 高能質(zhì)子探測結(jié)果比較

FY-2D質(zhì)子能道能量范圍分別為10-30MeV，30MeV-100MeV和100-300MeV；GOES的質(zhì)子能量范圍分別為>10MeV，>30MeV,>50MeV和>100MeV。探測能段存在差異，在比對GOES衛(wèi)星與FY-2D探測結(jié)果時(shí)進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換，從而獲得相同能段的結(jié)果。圖5分別顯示FY-2D衛(wèi)星、GOES衛(wèi)星高能粒子探測器監(jiān)測到12月15日的太陽質(zhì)子事件，對于相同能道的高能質(zhì)子探測結(jié)果其時(shí)間特性和強(qiáng)度特性兩顆衛(wèi)星探測結(jié)果較吻合。

圖5 2006年12月15日-17日FY-2D和GOES衛(wèi)星高能質(zhì)子探測結(jié)果

C 高能電子探測結(jié)果比較

FY-2D的電子能道能量范圍為>350KeV和>2MeV，GOES的電子能量范圍為>0.6MeV和>2MeV。對于低能段，GOES衛(wèi)星與FY-2D存在差異，在比對時(shí)進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換，從而獲得相同能段的結(jié)果。從圖6中可以看出，在空間環(huán)境平靜期間，FY-2D與GOES衛(wèi)星探測到的大于2MeV的高能電子流量結(jié)果基本一致。由于兩顆衛(wèi)星的地方時(shí)相差10個(gè)小時(shí)左右，在此期間空間環(huán)境會發(fā)生變化，探測結(jié)果也會存在差異。從圖7可以看出，能量大于350keV的電子流量，FY-2D的結(jié)果與GOES的相比，變化趨勢也基本一致，流量值存在差異，可能是由于兩顆衛(wèi)星的空間位置差異造成的。

                 圖6  2006年12月24日FY2D-GOES衛(wèi)星大于2MeV電子探測結(jié)果

  圖7 2006年12月27日-30日FY2D-GOES衛(wèi)星大于350keV電子探測結(jié)果

FY-2D空間環(huán)境監(jiān)測器在軌測試期間完整的記錄了不同空間環(huán)境時(shí)期的太陽活動和軌道空間的帶電粒子分布特征，具備開展空間環(huán)境擾動監(jiān)測和警報(bào)的能力。與國外同類衛(wèi)星探測結(jié)果比較，有很好的一致性，進(jìn)一步驗(yàn)證了FY-2D空間環(huán)境監(jiān)測器探測結(jié)果的可靠性、有效性。