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FY-2D空间环境监测器圆满完成在轨测试 顺利展开业务运行

文章来源： | 发布时间：2007-03-06 | 【打印】【关闭】

FY-2D卫星运行的轨道为地球同步轨道。空间带电粒子是卫星最主要的外部空间环境。这些带电粒子容易在卫星中产生各种辐射效应，对卫星的安全运行构成威胁，尤其是偶发的太阳耀斑粒子（太阳质子事件）因能量高、通量大，对卫星的影响最大。 

 FY-2D空间环境监测器由太阳X射线探测器和空间粒子探测器组成，用于监测太阳活动和轨道空间的带电粒子辐射，警报和通报太阳质子事件和地磁扰动，为卫星的在轨安全保障服务。监测器能实现实时、连续对太阳和带电粒子监测，是我国开展“空间天气”监测警报的基础。

FY-2D卫星于2006年12月8日成功发射，星载空间环境监测器在14日加电工作，空间中心自建的地面接收系统实时接收监测器的探测数据。2个多月的在轨运行期间，FY-2D卫星空间环境监测器一直工作正常、稳定，并获得一批珍贵的探测结果。目前，FY-2D卫星空间环境监测器已圆满完成在轨测试，展开正式的业务运行。以下给出在轨测试期间，FY-2D卫星空间环境监测器部分探测成果。

 

1）空间环境宁静期，地球同步轨道高能电子昼夜变化特征

地球同步轨道位于外辐射带的外边缘，该轨道的高能带电粒子均为辐射带的

捕获粒子。根据空间粒子探测器的探测结果，该轨道高能带电粒子（高能电子）通量分布呈现24小时昼夜变化特征。基本在卫星地方时（较北京时间晚约2小时）午时通量最大，子时通量最小。

 

                     图1 高能电子通量日周期变化

 

2）磁暴时高能电子的响应及扰动特征

自监测器加电以来，截止到2007年3月，仅发生1起大的地磁暴（2006年12月15日），地磁暴期间，高能电子通量出现剧烈起伏，见图2。从高能粒子探测器的探测结果看，地球同步轨道高能电子扰动的一般过程：在扰动发生时，高能电子通量陡然下降，持续一段时间后，通量又脉冲式增加，恢复扰动前的通量水平。

                       图2 磁暴期间高能电子分布

 

3）太阳耀斑和太阳质子事件

卫星自发射至今（2007年3月），太阳活动水平低。仅在2006年12月15日（北京时间6:10左右），太阳X射线探测器监测到一起X级强耀斑，在该太阳耀斑爆发过程中X射线各道流量显著增加，见图3。耀斑爆发后不到1小时，空间粒子探测器就监测到太阳带电粒子。

                   图3  太阳质子事件期间带电粒子分布

 

4）与美国GOES卫星比较

A耀斑探测结果比较

太阳X射线探测器监测的目的之一是做空间环境警报，需要根据流量强度判断耀斑大小。目前国际上是采用GOES卫星X射线探测结果做为参考对象给出警报。GOES卫星X射线探测器和FY-2D太阳X射线探测器测量原理不同，经相关转换后，作出比对。

FY-2D卫星X射线探测器的1~7能道能量范围为3.27~23.15keV，GOES的0.5~4Å的能量范围为3.1~24.8keV，因此将FY-2D卫星X射线探测器的1-7能道计数进行合并可与GOES卫星的流量进行比对。以2006年12月15日太阳耀斑为研究对象。

图4 2006年12月15日太阳耀斑探测结果

图4显示的是FY-2D太阳X射线第1~7道积分探测结果与GOES卫星的0.5~4 A的结果比对。可以看出，FY-2D太阳X射线器监测到耀斑时间特性和强度特性与GOES结果较为吻合。

B 高能质子探测结果比较

FY-2D质子能道能量范围分别为10-30MeV，30MeV-100MeV和100-300MeV；GOES的质子能量范围分别为>10MeV，>30MeV,>50MeV和>100MeV。探测能段存在差异，在比对GOES卫星与FY-2D探测结果时进行必要的转换，从而获得相同能段的结果。图5分别显示FY-2D卫星、GOES卫星高能粒子探测器监测到12月15日的太阳质子事件，对于相同能道的高能质子探测结果其时间特性和强度特性两颗卫星探测结果较吻合。

图5 2006年12月15日-17日FY-2D和GOES卫星高能质子探测结果

C 高能电子探测结果比较

FY-2D的电子能道能量范围为>350KeV和>2MeV，GOES的电子能量范围为>0.6MeV和>2MeV。对于低能段，GOES卫星与FY-2D存在差异，在比对时进行必要的转换，从而获得相同能段的结果。从图6中可以看出，在空间环境平静期间，FY-2D与GOES卫星探测到的大于2MeV的高能电子流量结果基本一致。由于两颗卫星的地方时相差10个小时左右，在此期间空间环境会发生变化，探测结果也会存在差异。从图7可以看出，能量大于350keV的电子流量，FY-2D的结果与GOES的相比，变化趋势也基本一致，流量值存在差异，可能是由于两颗卫星的空间位置差异造成的。

                 图6  2006年12月24日FY2D-GOES卫星大于2MeV电子探测结果

  图7 2006年12月27日-30日FY2D-GOES卫星大于350keV电子探测结果

FY-2D空间环境监测器在轨测试期间完整的记录了不同空间环境时期的太阳活动和轨道空间的带电粒子分布特征，具备开展空间环境扰动监测和警报的能力。与国外同类卫星探测结果比较，有很好的一致性，进一步验证了FY-2D空间环境监测器探测结果的可靠性、有效性。