课程编号: 031M4009H |
课时: 54 |
学分: 3.0 |
课程属性: 专业核心课 |
主讲教师:孙越强等 |
英文名称: Principle for space environment exploration based on satellite |
教学目的、要求
为地球与空间探测技术专业及其它相关专业的研究生系统了解主要空间环境要素的探测方法,掌握探测对象的特性、探测仪器的工作原理和基本的设计方法,并为从事相关科学研究提供理论和技术基础。
预修课程
空间物理、电动力学、电路原理
教 材
自编教材
主要内容
本课程的授课内容由四部分组成:
第一部分 空间环境概论(计划3学时):孙越强主讲
第1讲 空间环境概论(3学时)
教学重点:空间环境的基本概念、空间环境探测发展史、探测要素、探测意义。
教学难点:空间环境要素。
第二部分 粒子辐射及其效应探测原理(计划18学时):张珅毅、张爱兵主讲
第2讲 中高能粒子辐射环境(3学时)张珅毅主讲
教学重点:空间中高能粒子辐射环境,中高能粒子背景辐射和动态变化过程。
教学难点:地球辐射带,太阳风暴,磁暴。
第3讲 中高能粒子与物质相互作用原理和空间探测原理(3学时)张珅毅主讲
教学重点:不同粒子与物质相互作用的过程和机制,以及空间粒子测量中常用的各种探测器。
教学难点:硅半导体、闪烁体测量粒子的原理。
第4讲 空间粒子探测器设计技术(3学时)张珅毅主讲
教学重点:空间中能粒子、高能粒子、重离子、中子测量技术。
教学难点:空间重离子鉴别技术、中子能谱测量技术。
第5讲 探测器标定和数据处理(3学时)张珅毅主讲
教学重点:粒子探测器的加速器和实验室定标及数据后处理方法。
教学难点:加速器定标原理、几何因子计算方法。
第6讲 等离子体探测综述及冷等离子体探测原理(3学时)张爱兵主讲
教学重点1:空间等离子体特性、等离子体探测发展史、等离子体探测方法、等离子体探测意义。
教学重点2:朗缪尔探针工作原理、设计和仿真、定标、数据处理和分析,阻滞式分析器工作原理、设计和仿真、定标、数据处理和分析。
教学难点:空间等离子体特性,朗缪尔探针数据处理方法,阻滞式分析器数据处理方法。
第7讲 热等离子体探测原理及中性大气探测综述及其原理(3学时)张爱兵主讲
教学重点1:静电分析器工作原理、设计和仿真、定标、数据处理和分析,离子成分分析器工作原理、设计和仿真、定标、数据处理和分析。
教学重点2:中性大气特性、中性大气探测发展,电离规、四极质谱计和加速度计工作原理、定标、数据处理和分析。
教学难点:静电分析器工作原理,离子成分分析器工作原理,四极质谱计工作原理。
第三部分 无线电探测原理(计划15学时):孙越强、白伟华主讲
第8讲 电磁场与电磁波理论基础(3学时)孙越强主讲
教学重点:电磁场与电磁波的起源与发展,波动方程和介质中的平面波与球面波,电磁波的辐射与接收。
教学难点:波动方程和边界条件。
第9讲 电磁波传播和空间环境(3学时)孙越强主讲
教学重点:电磁波传播的基本原理与概念,波在对流层、电离层和磁层中传播原理;天基无线电探测要素、原理和技术手段。
教学难点:惠更斯-费涅尔原理,在对流层中的折射、散射和吸收,电离层反射、折射和吸收,寻常波和非寻常波主要特性。
第10讲 天基无线电临边遥感探测(3学时)孙越强主讲
教学重点:无线电掩星临边空间探测原理与技术,包括深空掩星探测和地球GNSS掩星探测遥感技术。
教学难点:GNSS系统与信号,无线电掩星电离层和大气层探测原理。
第11讲 天基无线电垂直遥感探测(3学时)孙越强主讲
教学重点:天基电离层顶部探测原理和信标机工作原理与探测技术。
教学难点:全反射电离层探测原理,法拉第效应。
第12讲 天基无线电就位探测(3学时)白伟华主讲
教学重点:低频电磁波和电磁脉冲辐射探测原理与技术等。
教学难点:哨声和微脉动。
第四部分 空间短波光学探测原理(计划15学时):王咏梅主讲
第13讲 空间光辐射基本概念、传播特性和应用(3学时)
教学重点:空间光辐射在大气和电离层中传播原理;天基短波光学探测要素、原理和技术手段。
教学难点:空间光辐射在大气和电离层中传播原理和主要特性。
第14讲 大气微量气体和气溶胶短波光学探测(3学时)
教学重点:大气微量气体和气溶胶探测技术发展,大气微量气体和气溶胶特性,探测器的工作原理、设计方法、定标、数据处理和分析。
教学难点:大气微量气体和气溶胶光学探测原理。
第15讲 电离层光学遥感探测(3学时)
教学重点:电离层光学遥感探测技术发展,探测对象特性,探测器的工作原理、设计方法、定标、数据处理和分析。
教学难点:短波光学电离层探测原理。
第16讲 中高层大气风场和温度场探测(3学时)
教学重点:中高层大气风场和温度场探测技术发展,中高层大气风场和温度场特性,探测器的工作原理、设计方法、定标、数据处理和分析。
教学难点:高精度定标方法。
第17讲 太阳短波光学探测(3学时)
教学重点:太阳短波光学探测技术发展综述,EUV成像探测技术原理、设计方法、定标分析。
教学难点:太阳EUV成像探测和定标
考核方式:笔试(3学时,课堂闭卷,由李伟负责)
参考文献
[1] 空间粒子辐射探测技术,叶宗海,科学出版社,1986
[2] The Space Environment and Its Effects on Space Systems, Vincent L. Pisacane, 1985
[3] 电磁波传播与空间环境,熊皓,电子工业出版社,2003
[4] 空间探测,焦维新,北京大学出版社,2002
[5] 电离层与磁层引论,J.A 拉特克利夫,科学出版社,1980
[6] GNSS remote sensing theory,methods and applications,shuanggen jin Estel Cardellach,springer,2014
[7] GPS原理与应用,Elliott D. Kaplan,电子工业出版社,2008