一些最引人注目的天体物理问题,如加速宇宙膨胀或星系形成的暗能量的性质,在很大程度上依赖于获取大量光谱数据样本的可能性。十八世纪的天文学家设想了经典的客观棱镜法,即通过与望远镜孔径大小相同的棱镜对天体进行成像。该方法可产生天体中每个光源的光谱。它特别适合明亮的光源,因为它有几个缺点:1) 整个光谱上积分的整个天空背景落在每个像素上,增加了噪声; 2) 如果不同光源的光谱沿色散方向排列,则它们的光谱会重叠; 3) 由于没有狭缝,有效分辨率取决于天体的表观大小。尽管存在这些问题,客观棱镜光谱法仍然在使用,因为它很简单,因为它可以使用光栅添加到传统成像仪中,光栅是一种表面蚀刻有光栅的棱镜,可保持所选中心波长的光不偏离。由于与地面相比,天体背景较低,因此它对于太空应用特别方便。哈勃太空望远镜上的成像仪器通常配备一个或多个光栅。还提出了以客观棱镜模式进行全天空勘测的专用卫星。1
视觉调节是指人适应不同距离的能力。空旷空间近视是一种在飞行员身上观察到的现象,当飞行员在高空飞行时,空旷的天空中没有特定的物体可以聚焦,眼睛会选择聚焦在前方几米处而不是无穷远处 (Brown, 1957)。焦点随后不断变化,视力显著下降,导致无法检测到感兴趣的物体,也难以确定这些物体的大小 (Brown, 1957)。在长期太空飞行 (LDSF) 期间,宇航员面临着患上空旷空间近视的风险,因为太空一片漆黑,大部分时间都没有近距离物体可以聚焦。空旷空间近视的发生可能会导致宇航员识别太空碎片、卫星和即将来临的天体的速度变慢,对太空机组人员构成重大危险。在凝视毫无特征的黑暗天空时遇到的另一个危险是发生扫视眼球运动。研究表明,扫视眼球运动会导致远距离视觉出现明显差距,并且会显著降低视力(Schallhorn,1990)。
1. 可追溯至协调世界时(UTC);2. 足够精确以支持精密导航和科学研究;3. 能够适应与地球失去联系的情况;4. 可扩展至地月系统以外的空间环境。联邦机构将开发天体时间标准化,最初重点关注月球表面和地月空间运行的任务,并具有足够的可追溯性以支持前往其他天体的任务。美国宇航局将与商务部、国防部、国务院和交通部协调,在 2026 年 12 月 31 日之前向总统行政办公室提供实施月球计时标准化的最终战略。美国宇航局还将在 2024 年 12 月 31 日之前将本备忘录中所述的协调月球时 (LTC) 纳入其年度月球到火星架构概念审查周期的一部分。这些任务将得到由美国宇航局和国家空间委员会共同领导的国家地月科技分机构工作组的支持和指导,并重点关注国家地月科技战略的第 4 个目标:
过去几十年来,轨道卫星的数量以不受限制和不受管制的方式大幅增加,威胁到未来可持续的太空探索。正在进行的建造微型卫星巨型星座的计划将不可避免地增加轨道天体的数量,从而产生越来越多的碎片。随着轨道天体数量的增加以及轨道上剩余的卫星和运载火箭的增多,再入率预计将继续增长。虽然人们普遍认为大多数物体在再入过程中会完全燃烧,但太空碎片消亡对地球大气层的影响却只得到了很少的研究,其长期影响仍不得而知。我们利用反应分子动力学模拟来解决中间层再入的关键结构材料铝的氧化过程,在此介绍第一台大型超级计算机对氧化铝纳米颗粒的生成进行运行。截至 2022 年,从低地球轨道 (LEO) 重返大气层的物体总质量总计达 309 公吨,与上一年相比增长了 18%。与天然来源相比,仅凭这一数据,大气层顶部注入的铝年质量率就已增长了 87%。结果表明,太空垃圾在中间层消亡产生的氧化铝会聚集成纳米颗粒,并需要数十年时间才能衰减至较低高度。
对我们的行星系统的未来探索依赖于月球作为基地,并踏上了其他行星。因此,必须使用与该天体的高速数据连接。自由空间光学(FSO)通信将使连续宽带连接到地球。目前追求的概念包含数据中继卫星的绕着月球的卫星,每个卫星终端必须克服望远镜孔径限制的月球距离,并在光束指向和跟踪精确度上。我们提出了一个专用链接的概念,该链接来自安装在月球表面上的机器人望远镜站。我们研究了月球表面的这种FSO地面节点的概念架构,并在物理层的链路设计上聚焦。特别是,我们通过多个传输和接收供体增加了FSO通道容量。我们的发现鼓励在通常与空间任务一起使用的大链路距离的FSO通信中应用视线(LOS)多输入多输出(MIMO)技术,因为可以实现最大的MIMO容量。指导我们对链接几何形状的研究,这种连接在技术上似乎是可行的,该系统在相对较低的系统复杂性上与位于一个站点的接收器相对较低,而发射器相距仅几米。
重力辅助机动已应用于许多太空任务,用于在接近天体后改变航天器太阳中心速度矢量和轨道几何形状,从而节省推进剂消耗。可以利用额外的力量来改进机动,例如航天器与大气相互作用和/或推进系统产生的力;减少飞行时间并减少多次绕过次级天体的需要。然而,这些应用需要改进关键子系统,而这些子系统对于完成任务必不可少。本文对重力辅助的几种组合进行了分类,包括使用推力和空气动力的机动;介绍了这些变化的优点和局限性。分析了在高海拔地区实施低升阻比对航空重力辅助机动的影响,包括有推进力和无推进力。由于金星和火星与行星际任务的相关性、对探索的兴趣以及对其大气的了解,因此模拟了这些机动。在高海拔地区,低升阻比的气动重力辅助机动使金星的转弯角度增加了 10° 以上,火星的转弯角度增加了 2.5°。与重力辅助相比,这种机动使能量增益增加了 15% 以上。从技术成熟度来看,目前的太空技术发展水平使得在短期内应用高海拔气动重力辅助机动成为可能。关键词天体动力学;航天器机动;大气;轨道传播;空气动力;行星际飞行;绕行。
太空研究委员会的行星保护政策是全球领域技术官僚治理的胜利。该政策是由一群科学专家制定的,随后在科学和太空社区中享有很高的重视。但是,由于太空研究委员会是一个独立组织,而没有任何法律授权,因此行星保护政策是所谓的“软法”或一种非约束性国际文书的一个例子,简而言之,没有人有任何法律义务遵守它们。该政策与《外层空间条约》第IX条有关及其规定,要求避免对月球和其他天体的“有害污染”。虽然地球轨道以外的空间活动一直是政府科学太空机构的独家保存,但这并没有提出任何问题。随着私人和“非科学”空间活动的繁殖,并开始在地球轨道上传播其覆盖范围,因此正在测试行星保护政策。本文将研究在这个“新空间”时代发展和维持有效行星保护制度的挑战。这将涉及查看现有政策以及他们所在的治理框架。但是,也有必要考虑和理解科学基础,不仅是针对政策本身的特定基础,而且是必要的。最后,本文将考虑是否需要更广泛的“环境”框架,因为类型和位置的空间活动多样性。
传单 #23-003 申请方式:美国海军天文台 (USNO) 将在 2023 年 2 月 17 日之前接受简历,以填补国防部某些人员直接雇用权下的天文学家的多个空缺职位。简历和成绩单应通过电子邮件发送至 NAVOBSY_NOBS_N1-DL@navy.mil,并在电子邮件的主题行中引用上面的传单编号。成绩单的非官方版本是可以接受的,只要它们列出了所有课程、已完成的学分和学生的姓名。不需要求职信,但鼓励提供求职信。将通过电子邮件联系高素质申请人以安排面试。薪资范围:每年 78,592 美元至 122,495 美元(2023 年) 工作地点:华盛顿特区 工作简介:成功应聘者将受雇于驻扎在华盛顿特区的美国海军天文台 (USNO)。USNO 为海军、国防部 (DoD)、其他联邦机构和民用部门提供精确的时间、地球方向参数、天体的位置和运动以及相关的天文信息。这些职位支持 USNO 的地球定位 (EO) 部门。这些职位的具体重点是在甚长基线干涉测量 (VLBI) 相关和边缘领域,其中可以包括天体测量、数学、物理和/或时间序列分析,尽管任职者可能需要在频谱的其他领域工作。最好具备高级计算机存储、数据带宽和数据吞吐量概念方面的丰富知识。高素质候选人将展示出执行以下必需任务的强大能力:
第 1 单元:天文学概述 天文学简介 天文学的需求、天文学的起源、著名天文学家、天文学的发展、天体物理学简介 天球简介、极坐标系、赤经 - 赤纬、在天空中定位物体、天体的亮度 太阳系 关于太阳系的古代理论、太阳系的起源、太阳、行星、卫星、彗星、太阳系的位置和运动 恒星 关于恒星、作为恒星的太阳、太阳的形成和演化、恒星的形成、恒星的生命周期 星系 关于星系、星系的组成部分、星系的类型、结构、活动星系核 宇宙 什么是宇宙?宇宙的起源、演化和命运、多元宇宙 第二单元:观测天文学 天空地图 关于天空地图、历史、现代天空地图、Stellarium 光学天文学 望远镜、望远镜的原理、类型、选择合适的望远镜、天文台、太空望远镜 第三单元:卫星 关于卫星、历史、发射、卫星轨道、GPS、导航、通信卫星、气象卫星 第四单元:系外行星 什么是系外行星? 系外行星的探测、探测技术、意义 第五单元:太空任务 关于太空任务、太空任务的历史、目的、类型、一些重要的太空任务 第六单元:天文学的范围、重要性和未来 我们在宇宙中的位置、天文学和太空技术的价值、对现代社会的贡献、太空机构 太空技术的未来
自太空探索开始以来,火星和月球一直被轨道器、着陆器和探测车所探索。超过四十个任务瞄准火星,一百多个任务瞄准月球。开发用于探索天体的新型策略和技术仍然是航天机构的重点。多机器人系统对于行星探索尤其有前景,因为它们对单个故障更具鲁棒性,并且有可能探索更大的区域;但是,操作员可以单独控制的机器人数量是有限的。我们最近参加了欧洲航天局在西班牙兰萨罗特岛的月球/火星模拟站举行的跨学科设备测试活动 (PANGAEA-X)。我们使用了一群无人机 (UAV) 来研究系统操作和人为因素的相互作用。人类操作员通过自组织网络和数据共享协议指挥群体在两种控制模式下探索未知区域:一种是操作员分别指示每个机器人;另一种是操作员为群体提供一般指导,群体通过分布式决策和共识建立相结合的方式进行自组织。我们通过瞳孔测量评估每种情况下的认知负荷,并通过自我报告评估感知到的任务需求和直觉性。我们的结果表明,通过群体智能实现更高的自主性可以减少工作量,让操作员有时间执行其他任务,例如监督策略和沟通。未来的工作将进一步利用群体智能的进步进行探索任务。