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World File Search System太阳质子
开发卫星异常分析和归因的综合应用程序
为了满足我们技术社会的需求，近地空间的卫星数量正在迅速增加。这些卫星预计将在受到强烈粒子辐射的轰击时持续运行，这些辐射可能会损坏电子元件，导致暂时故障、性能下降或整个系统/任务失败。我们尽一切努力设计能够承受恶劣环境的卫星，但在轨道上仍然会出现问题。当出现问题时，有必要找出原因，以便采取适当的措施保护资产并恢复正常运行。然而，诊断与空间天气相关的异常具有挑战性，因为它需要广泛的环境信息、工程知识和专业知识。我们的目标是通过提供将所有必要组件整合在一起并简化最终用户的分析过程的工具来实现有效的异常分析和归因。在这里，我们讨论了我们为构建全面的卫星异常归因工具所做的努力。我们介绍了一些正在进行的项目，包括开发高能电子辐射带模型 (SHELLS)、卫星充电评估工具 (SatCAT) 和太阳质子访问模型 (SPAM)。 SHELLS 电子辐射带模型使用神经网络来绘制从低空到高空填充内磁层的实时高能电子通量。一旦建立了映射，就可以仅使用近乎实时的 POES/MetOp 数据来指定过去和未来的高能电子通量。SatCAT 工具是一个在线系统，允许用户创建在轨卫星当前和历史内部充电水平的时间线，以便与异常时间进行比较。该工具是可配置的，允许用户生成和查看其卫星的内部充电水平以及设计参数，例如屏蔽厚度和材料。最后，太阳质子接入模型 (SPAM) 使用低空 POES/MetOp 测量来绘制整个磁层的太阳质子通量。
PoS(ECRS)014 - SISSA
太阳高能粒子 (SEP) 是空间天气中最危险的事件之一。在过去的几十年中，已经开发出多种技术来预测 SEP 的发生，主要基于 > 10 MeV 质子通量与某些前兆（例如太阳耀斑、日冕物质抛射等）之间的统计关联。在本文中，我们重点关注太阳质子事件实时警报 (ESPERTA) 的经验模型，该模型通过考虑三个输入参数来预测≥ M2 太阳耀斑发生后的 SEP 事件：耀斑源区经度、软 X 射线通量和 ∼ 1 MHz 的射电通量。在这里，我们在监督学习框架中重塑了 ESPERTA 模型，并对预测模型进行了交叉验证，同时应用了罕见事件校正（即数据过采样和损失函数加权），因为 SEP 发生的高度不平衡性。使用合成少数过采样技术可获得最佳性能，检测概率为 0.83，误报率 (FAR) 为 0.39。尽管如此，与不平衡情况相比，验证分数的改善很小。SEP 预测的相关 FAR 是样本基准率的自然结果。综上所述，我们给出的证据表明，预测 SEP 事件的统计方法应考虑以下因素：1) 需要根据 SEP 事件的预期发生情况校准模型，2) 决策阈值对模型性能有很强的影响，3) 模型中使用的特征，如果单独考虑，无法完全区分参数空间中的事件类别，因此使用处理不平衡问题的技术并不能保证更好的性能。
PoS(ECRS)014 - SISSA
太阳高能粒子 (SEP) 是空间天气中最危险的事件之一。在过去的几十年中，人们开发了各种各样的技术来预测 SEP 的发生，这些技术主要基于 > 10 MeV 质子通量与某些前兆（例如太阳耀斑、日冕物质抛射等）之间的统计关联。在本文中，我们将重点介绍太阳质子事件实时警报 (ESPERTA) 的经验模型，该模型通过考虑三个输入参数来预测≥ M2 太阳耀斑发生后的 SEP 事件：耀斑源区经度、软 X 射线通量和 ∼ 1 MHz 的射电通量。在这里，我们在监督学习框架中重塑了 ESPERTA 模型，并对预测模型进行了交叉验证，同时还应用了罕见事件校正（即数据过采样和损失函数加权），因为 SEP 的发生具有高度不平衡性。使用合成少数过采样技术可获得最佳性能，检测概率为 0.83，误报率 (FAR) 为 0.39。尽管如此，与不平衡情况相比，验证分数的改善很小。SEP 预测的相关 FAR 是样本基率的自然结果。总之，我们给出的证据表明，预测 SEP 事件的统计方法应考虑以下因素：1) 需要根据 SEP 事件的预期发生情况校准模型，2) 决策阈值强烈影响模型性能，3) 模型中使用的特征，如果单独考虑，则无法完全分离参数空间中的事件类别，因此使用处理不平衡问题的技术并不能保证更好的性能。
CARI 文档：大气中的辐射传输
来自太阳和星际空间的原始宇宙辐射以不同的量进入地球大气层。在地球大气层之外，宇宙辐射受到太阳活动和地球磁场的调节。一旦辐射进入地球大气层，它就会以相同的方式与地球大气层相互作用，无论其来源是太阳还是银河系。自 1980 年代末以来，民航研究所（即民航研究所 - 现民航医学研究所或 CAMI 的前身）一直在开发用于计算宇宙辐射在大气中电离辐射剂量的软件。对于 CARI-6 及更早版本，用于计算大气中时间和位置相关剂量率的方法包括从预先计算的银河宇宙辐射剂量率数据库中进行插值，这些剂量率涵盖广泛的输入条件（纬度、经度、太阳活动和海拔）。这些早期数据库不适合计算太阳质子事件剂量率。它们的最大高度也被限制在 87,000 英尺，而在 60,000 英尺以上的高度，有效剂量会越来越不准确。本报告介绍了 CARI-7 和 -7A 中使用的计算大气中宇宙辐射粒子通量和剂量的方法。该方法包括从预先计算的粒子进入地球大气层的蒙特卡罗模拟数据库中构建代表性的宇宙辐射流贡献。新方法虽然比旧方法稍慢，但它提高了高海拔的准确性，并且很容易应用于银河宇宙辐射和太阳粒子事件。虽然 CARI-7 处理数据的方式与蒙特卡罗模拟最一致，但 CARI-7A 为用户提供了处理这些数据的更多选项。
课程
课程概述 MSc 课程包含 90 ECTS 学分。学生必须完成 8 个核心模块和 4 个选修模块以及一个实习模块。如果核心模块或选修模块与学生之前的学习有很大重叠，则可以不选择。核心模块如下所示。选修模块可以从 UCD 中的任何现有模块中选择，但需与课程主任协商。 核心模块 空间环境（PHYC 40660，5 ECTS，第 1 学期） 模块描述 向学生提供空间环境的概述，分为以下五个部分：真空环境（地球场、太阳-行星连接）；中性环境（大气物理学）；等离子体环境（电离层、磁层、地磁风暴）；辐射环境（捕获辐射带、太阳质子事件、银河宇宙射线）；和微流星体/轨道碎片环境（经验模型）。还讨论了与航天器设计相关的其他问题，例如不同卫星轨道的显著特征及其在一系列太空应用（例如地球观测、通信、导航、行星科学、天体物理学和宇宙学）中的用途。主要航天国家现有和计划中的运载火箭的能力、火箭推进的基本原理、振动控制和航天器平台也得到了发展。学习成果完成本课程后，学生应能够：• 比较和对比地球和太空环境；• 确定太空环境对卫星的主要影响；• 为特定的太空应用构建合适的轨道；• 解决相关领域的定量问题；• 将基本物理原理应用于火箭推进和运载火箭的选择• 确定火箭发动机设计和开发的基础• 量化火箭发动机的关键性能参数
先进结构与材料的集成...
摘要 — 美国宇航局的阿尔特弥斯计划计划在 2028 年之前在月球上部署一个可持续的月球基地。该基地需要一个基础表面栖息地，可以支持四名机组人员完成至少 28 天的任务。缺乏磁场和明显的月球大气延长了金属结构发出的二次辐射的寿命，这对暴露的宇航员来说是一种健康危害。将非金属结构材料整合到表面栖息地设计中可能会缓解其中一些问题。此外，结构可折叠以方便运输，以优化有效载荷体积、质量效率和资金限制。因此，充气结构正在受到研究，因为它们在发射时具有更高的包装效率、最佳的质量体积比和可以有效分散结构载荷和热量的大表面积。目前，只有两个充气气闸舱被部署在太空中。因此，迫切需要推进与充气结构相关的技术，为未来的任务（即阿尔特弥斯及以后的任务）提供更多选择。本研究重点关注了 NASA 兰利研究中心 (LaRC) 新兴技术的可充气月球栖息地应用及其获得太空资格所需的开发步骤。保龄球栖息地架构由 13 项 NASA LaRC 技术生成，其中五项被视为关键技术，五项被确定为增强技术，三项被归类为 Artemis 计划的转型技术。为了解决有效载荷限制问题，该研究还考虑了与当前 Artemis 将保龄球栖息地运送到月球的时间表相一致的暂定时间表。最终，保龄球栖息地主要解决了可充气月球栖息地的结构需求，这意味着必须改进与栖息地生活方式方面有关的主要领域。这些领域包括但不限于硬连接点、人类健康监测以及针对太阳质子事件的额外辐射防护。