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期刊信息/Journal information
空间科学学报
中国科学院空间科学与应用研究中心 中国空间科学学会
空间科学学报

中国科学院空间科学与应用研究中心 中国空间科学学会

刘振兴

双月刊

0254-6124

cjss@nssc.ac.cn

010-62582788

100190

北京8701信箱

空间科学学报/Journal Chinese Journal of Space ScienceCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《空间科学学报》是中国科学院空间科学与应用研究中心和中国空间科学学会共同主办的综合性学术刊物，它立足于空间科学的前沿，积极反映该领域内的新发现、新创造、新见解、新理论和新方法，展示我国空间科学发展的进程和水平，广泛地开展国内外学术交流，促进空间科学的发展。2001年，《空间科学学报》入选科技部评选的“中国期刊方阵”，被“中国核心期刊（遴选）数据库”收录，是核心期刊之一；列入国家科技部“中国科技论文统计”源期刊，加入国家科技部的“万方数据系统科技期刊群网”；被国家教委的“中国期刊全文数据库”、“中国学术期刊综合评价数据库”和“中国科技期刊精品数据库”收录，编入《中国学术期刊(光盘版)》，加入“中国期刊网”；已收入科技部西南信息中心“中文科技期刊数据库”；被编入北京大学出版的《中文核心期刊要目总览》。《空间科学学报》被国内外多种权威性科技期刊检索刊物收录，并且列为英国的《中国天文学和天体物理学》(CAA，CAA为SCI收录期刊)的全文摘译期刊之一。近年来被检索收录的刊物包括：英国的《科学文摘》(SA)、俄罗斯的《文摘杂志》(AJ)、美国的《化学文摘》（CA）、德国的《天文学与天体物理学文摘》(AAA)，《中国学术期刊文摘》(首批收录的源期刊)、《中国科学引文索引》、《中国物理文摘》、《中国天文学文摘》等。
正式出版
收录年代

    空间生命学科发展战略研究

    赵玉芬华跃进李一良孙野青...
    387-399页
    查看更多>>摘要：空间生命学科是一门致力于研究在空间环境条件下生命起源、演化及其分布,生命现象及其规律的学科.该学科从理论和实验两个层面深入探讨生命起源和早期演化机制,同时也探索地外天体生命的宜居性、存在形式等基本科学问题.随着中国空间站、嫦娥工程和天问系列等大科学计划的实施,中国空间生命科学研究进入了一个高速发展阶段.本文对空间生命领域的发展态势进行了梳理,提炼出了中国未来空间生命学科的重点发展领域,并针对学科布局进行优化,旨在推动空间生命科学研究的高质量发展.

    空间生命生命起源生命探索发展态势战略规划

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    搜寻第二个地球——系外地球(ET)巡天计划

    葛健陈雯陈永和宋宗玺...
    400-424页
    查看更多>>摘要：系外地球科学卫星(ET)将通过采用空间大视场超高精度测光这一关键技术在国际上率先突破生命起源中的系外地球存在及其演化这一重大前沿科学问题.ET卫星将在日地拉格朗日L2点晕(Halo)轨道部署由 6台广角凌星望远镜和 1台微引力透镜望远镜构成的空间天文台,结合凌星法和微引力透镜法,利用空间超大视场和超高精度的光学测光观测,首次发现富有重要意义、被广泛关注的系外地球,并确定其发生率,对目前了解甚少的类地行星和流浪行星进行国际上第一次大规模的种群普查,首次发现流浪地球,并确定其发生率,揭示类地行星和流浪行星起源,为地外生命探寻提供候选者和新方向.ET卫星的观测结果、统计研究以及和对理论的检验将回答系外地球在宇宙中有多普遍,类地行星是如何形成和演化的,流浪行星又是如何起源的这些亟待解决的前沿科学问题.对ET卫星发现的系外地球样本的后随观测,将精确测量其质量、密度和大气成分,有助于深入分析宜居性特征.此外,对ET新发现的大量各种系外行星样本的研究,以及对理论的检验将推动这些种类的行星形成和演化规律的更深入认识,ET的大量高精度、高频次和长基线测光数据将推动星震学、银河系考古学、时域天文学、双星和双星黑洞等领域的研究.

    系外行星类地行星宜居带凌星微引力透镜测光

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    F10.7指数与Ap指数短期预报检验

    陈安芹李沐郭建广刘丹丹...
    425-436页
    查看更多>>摘要：国家空间天气监测预警中心(NCSW)从 2004年 7月 1日开始对用户提供空间天气预报服务,其中包括未来 24h,48 h和 72h的F10.7 指数和Ap指数预报.本文对 2005-2022年NCSW的F10.7 指数和Ap指数的预报结果进行了检验.通过检验发现,NCSW预报的未来 24h,48 h和 72h的F10.7 指数平均比实测值偏小;未来24h的Ap指数平均比实测值偏大,未来 48h和 72h的Ap指数平均比实测值偏小.太阳活动水平越高,F10.7 指数的预报误差越大;但是Ap指数预报误差最大值反而出现在太阳活动下降段.此外,通过与跟报模型、14天回归模型、14天回归修正模型、27天回归模型和 27天回归修正模型等简单的统计预报模型对比发现,NCSW的预报性能整体优于简单的统计预报模型.对于F10.7 指数,NCSW的预报性能略好于跟报模型,明显好于 4个回归模型,但是当太阳活动水平较高时,跟报模型未来 72h的F10.7 指数预报性能优于NCSW;对于Ap指数,多数情况下,NCSW的预报性能明显优于统计预报模型,但是地磁扰动剧烈时,27天回归模型预报的Ap指数反而比NC-SW的预报更准确.

    空间天气预报检验F10.7指数Ap指数

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    基于神经网络的未来3天Kp指数预报建模与可解释AI应用

    王听雨罗冰显陈艳红石育榕...
    437-445页
    查看更多>>摘要：当前业务中对未来 3天Kp指数预报需求强烈.但地磁暴中多参数耦合导致难以量化各预报因子对Kp值的贡献,制约了预报精度提升.本文构建了神经网络 3天Kp指数预报模型,并使用人工智能(AI)可解释性算法定量化各因子贡献.结果显示,行星际磁场南向分量在提前 3h对Kp指数的贡献为 37.15%,为主要因子,说明模型能捕捉符合物理特征的主要预报因子.Kp指数历史特征贡献随提前量逐渐增加,提前 3天总体贡献占68.06%,验证了对冕洞高速流引起的地磁暴事件的预报能力.对 2015和 2017年特大地磁暴进行贡献分析,模型准确捕捉了地磁暴多参数耦合的复杂特性.研究表明,可解释AI算法在一定程度上能定量化各预报因子对Kp指数的预报贡献,有助于改进未来3天Kp指数AI预报模型.

    地磁暴未来3天Kp指数预报神经网络可解释性AI算法

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    基于范艾伦卫星观测数据的地球辐射带电子能谱分布的统计分析

    王建行项正马新郭德宇...
    446-457页
    查看更多>>摘要：利用范艾伦卫星 2014年至 2018年观测的高精度电子能谱数据,统计分析了不同辐射带高能电子能谱类型的时空分布特征.结果表明,辐射带电子能谱主要被分为三类:指数分布能谱、幂律分布能谱和反转能谱.指数分布能谱通常在等离子体层以外占主导地位.幂律分布能谱通常在磁暴的主相出现在高L处,并逐渐转移到低L处.在地磁活动平静时期,幂律分布能谱在高L处存在时间更长,占比更多.反转能谱在等离子体层内L>2.5处占主导地位,随着等离子体层层顶升高,反转能谱增加,指数分布能谱减少.在长时间的地磁活动平静年份,辐射带电子反转能谱局地峰值(约 2 MeV)附近的电子通量明显较低,反转能谱占比较少.辐射带电子能谱类型对等离子体层层顶和地磁活动依赖性的统计分析表明,反转能谱发生率的峰值位置约位于L=(Lpp-2)(Lpp为等离子体层层顶位置),指数分布能谱发生率的峰值约位于L=(Lpp+1.5),幂律分布能谱的出现与电子的注入密切相关.磁暴越剧烈,反转能谱被指数分布能谱取代的L范围越广泛.在平静时期,由于等离子体嘶声的散射作用,等离子体层层顶内的指数分布能谱被反转能谱取代.本文给出了辐射带电子能谱类型长期的时空分布特征,可以为辐射带动态建模和高能电子通量预报提供理论参考.

    辐射带电子能谱范艾伦探测器地磁活动等离子体层层顶

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    改进YOLOv5的闪电哨声波轻量化自动检测模型

    路超泽仁志玛杨德贺孙晓英...
    458-473页
    查看更多>>摘要：提出一种改进YOLOv5(You-Only-Look-Once version 5)检测模型YOLOv5-Upgraded.为了更快定位真实边框,该模型将损失函数CIoU(Complete IoU)替换为SIoU(Scylla IoU);同时为了避免网络训练过程中梯度消失、梯度爆炸以及神经元坏死等现象,将激活函数SiLU(Sigmoid-weighted Linear Unit)替换为具有更好梯度流的Mish;在主干网络中插入注意力(Coordinate Attention,CA)机制,帮助模型更精准地识别闪电哨声波,大大降低了漏检率.基于张衡一号感应磁力仪(Search Coil Magnetometer,SCM)数据,以 2.4 s时间窗口截取数据,经带通滤波、短时傅里叶变换得到 1126张时频图数据集,再经图像增强操作扩充至 7882张,其中 7091张作为训练集,791张作为测试集.实验结果表明,基于改进YOLOv5的模型平均精度均值为 99.09%,召回率为 96.20%,与YOLOv5s相比,分别提升了 2.75%和 5.07%,与基于时频图的YOLOv3模型相比,平均精度均值和召回率则分别提高了 5.89%和 9.62%.基于智能语音的LSTM(Long Short Term Memory Networks)闪电哨声波识别模型大小为 82.89 MB,YOLOv5-Upgraded仅为 13.78 MB,约节省 83.38%的内存资源.研究表明改进后的轻量化模型大大降低了闪电哨声波的漏检现象,在测试集中取得了较好结果,并且其轻量化特征易于部署到卫星设备,极大地提高了星载识别的可能性.

    张衡一号卫星闪电哨声波YOLOv5轻量化自动检测

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    FY3D/GNOS大气掩星探测温度与TIMED/SABER探测温度和NRLMSISE00模式温度的比较

    刘红珊徐寄遥白伟华何杰颖...
    474-487页
    查看更多>>摘要：大气温度数据的精确探测对于研究中高层大气的结构特征和动力学过程具有重要意义.利用 2019年1月至 2021年 12月共 3年的FY3D掩星观测数据,借助TIMED/SABER探测数据和NRLMSISE00大气模式数据,对 12～100 km范围内的大气温度数据进行比较.统计分析SABER-FY3D温度偏差(TSABER-TFY3D)和NRLMSISE00-FY3D温度偏差(TNRLMSISE00-TFY3D)及其随纬度、季节的分布和南北半球的差异.结果显示,三种温度数据随高度变化趋势是大体一致的,SABER-FY3D温度偏差在 12～30 km高度范围内为正偏差(0～1.8 K),随高度升高,温度偏差从 30 km处的 0K增加到 77 km处的-11.6 K.NRLMSISE00-FY3D温度偏差在平流层为正偏差(0～4.4 K),在中间层和低热层为负偏差(-2～0 K).两种温度偏差随纬度和季节都存在明显的变化特征.60 km以下,SABER-FY3D温度偏差在低纬地区较小(-3.8～1.8 K),高纬地区较大(-12～1.6 K),夏季较小(-0.5～2.2 K),冬季较大(-6.2～1 K);NRLMSISE00-FY3D温度偏差正好相反,在高纬地区较小(-1.6～2.4 K),低纬地区较大(-3.9～6.1 K),冬季较小(-2～2.2 K),夏季较大(-1.3～7.1 K).两类月平均温度偏差的零偏差线所在高度在南北半球均存在春夏季节较高,秋冬季节较低的特征.冬季 40～60 km高度区域内,北半球的SABER-FY3D平均温度负偏差比南半球的明显.

    FY3D大气掩星温度温度偏差季节变化纬度变化

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    基于改进CNN-BiLSTM模型和地磁监测数据的多时间长度GIC预测

    蓝东亮陈延云吴影赵淼...
    488-499页
    查看更多>>摘要：太阳风暴在电力系统网络中驱动产生的GIC会影响电力设备和系统的安全运行,严重时还会引发大面积停电事件.预测电网GIC水平能够为电力系统保护措施提供重要参考,然而对这方面的研究仍显不足.为了解决该问题,将卷积神经网络(CNN)与双向长短时记忆(BiLSTM)以及注意力机制相结合,利用空间天气的相关监测信息,提出了大规模电网GIC多时间长度的预测方法.本文在分析太阳风暴驱动产生电网地磁感应电流(Geo-magnetically Induced Current,GIC)基础上,构建了GIC预测模型;提出了基于多头注意力机制的CNN-BiL-STM改进模型,对GIC进行预测,并给出了预测流程.采用CNN捕获地磁扰动局部信息,根据BiLSTM综合地磁暴扰动信息的全局特征,综合利用多头注意力机制评估对GIC关键作用的地磁信息片段,实现电网GIC的预测.利用 2004年 11月 8日 00:00 LT-20:00 LT巨型磁暴期间DED地磁台站和QGZH地磁台监测数据,应用所提方法对岭澳 500 kV变电站GIC进行回归预测.经过训练后,GIC预测相对误差均在 12%以内,精度高于其他模型的预测结果.

    太阳风暴GIC预测卷积神经网络地磁数据

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    金星磁尾大尺度等离子体涡流

    柴立晖郭梦丹唐晓谆
    500-510页
    查看更多>>摘要：已有研究发现金星磁尾的太阳风氢离子(H+)和金星电离层氧离子(O+)存在大尺度涡流结构,该涡流从磁尾望向星球是逆时针的.为了确定该涡流的存在性,利用金星快车等离子体和高能原子分析仪(Analyzer of Space Plasmas and Energetic Atoms on Venus,ASPERA-4)的Fedorov矫正数据,分别在金星公转轨道坐标系(VSO)和太阳风电场坐标系(VSE)下对磁尾等离子体流进行了统计分析.结果显示,在VSO和VSE坐标系中都存在太阳风H+和金星O+的顺时针涡流结构.但是从已有的研究结果看,无论等离子体涡流是逆时针还是顺时针,其产生的磁场都与已知磁尾磁场结构不相符;考虑到金星和火星空间环境的相似性及火星磁尾太阳风H+并不存在完整等离子体涡流的情况,认为金星磁尾可能并不存在大尺度等离子体涡流.金星的等离子体特征需要未来更多卫星观测研究.

    磁尾等离子体涡流磁场结构金星火星

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    火星原位建造材料研究进展与展望

    程杉杉佘伟高玉月周燕...
    511-524页
    查看更多>>摘要：火星风化层作为一种重要的原位自然资源,在火星基础设施建设上具有重要作用.基于与地球上不同的火星极端环境与火壤特殊性质,系统研究了火星原位建造材料的物理特征与机械性质,重点分析了火壤类混凝土材料(具体包括含硫混凝土、聚合物混凝土、地聚物混凝土与水凝胶基混凝土)、火壤熔融与烧结原位固化材料两个方面的最新研究进展.尽管目前火星原位建造材料的研究已取得一定成果,但仍面临诸如聚合物混凝土原位制备困难、熔融与烧结过程能耗较大,以及在火星环境下建造材料服役性能不足等局限问题.根据火星原位建造材料在未来的发展方向,研究结果旨在积极推进对火星原位建造材料的深入研究,为实现火星原位建造提供借鉴与参考.

    火星风化层原位资源混凝土熔融烧结

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