GB/T 41542-2022 地球卫星轨道空间环境探测要素通用规范

　　ICS 49 . 090 CCS V 75

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 41542—2022

　　地球卫星轨道空间环境探测要素通用规范

　　GeneralspecificationofobservationelementsforEarthorbitenvironment

　　2022-07-01 发布 2023-02-01 实施

　　国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 41542—2022

　　目 次

　　前言 Ⅰ

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 探测对象 2

　　5 探测要素技术要求 2

　　5 . 1 中性大气探测要素 2

　　5 . 2 电离层等离子体探测要素 2

　　5 . 3 磁层等离子体探测要素 3

　　5 . 4 辐射带和太阳宇宙线高能带电粒子探测要素 3

　　5 . 5 太阳 X射线探测要素 3

　　5 . 6 近地空间电磁场探测要素 4

　　6 检测方法 4

　　参考文献 6

　　GB/T 41542—2022

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

　　请注意本文件的某些内容可能涉及专利。 本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

　　本文件由中国科学院提出。

　　本文件由全国空间科学及其应用标准化技术委员会(SAC/TC 312)归口 。

　　本文件起草单位：中国科学院国家空间科学中心。

　　本文件主要起草人：王馨悦、陈涛、李志涛、周斌、王春琴、关燚炳、韦飞、孔令高、孙越强、张爱兵、荆涛。

　　Ⅰ

　　GB/T 41542—2022

　　地球卫星轨道空间环境探测要素通用规范

　　1 范围

　　本文件规定了在地球卫星轨道开展原位空间环境探测的探测对象以及探测要素技术要求，描述了探测要素的在轨检测方法。

　　本文件适用于轨道高度在距离地球 200 km~36 000 km 的地球卫星轨道原位空间环境探测载荷的配置、设计及应用，其他航天器参照执行。

　　2 规范性引用文件

　　本文件没有规范性引用文件。

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　近地轨道 low earthorbit;LEO

　　轨道高度在距离地球表面 2 000 km 以下的卫星轨道。

　　3.2

　　太阳同步轨道 sun-synchronousorbit;ssO

　　卫星轨道平面进动角速度和平太阳在赤道上移动角速度相同的轨道。

　　3.3

　　中地球轨道 middleearthorbit;MEO

　　轨道高度在距离地球表面 2 000 km~20 000 km 的卫星轨道。

　　3.4

　　地球同步轨道 geosynchronousorbit;GEO

　　轨道周期等于地球自转周期，轨道高度距离地球表面约 36 000 km 的顺行卫星轨道。

　　3.5

　　倾斜地球同步轨道 inclinedgeosynchronousorbit

　　轨道倾角不等于 0°的地球同步轨道。

　　注：运行在该轨道上的卫星星下点轨迹是一条“8”字形的封闭曲线。

　　3.6

　　地球静止轨道 geostationaryorbit

　　轨道倾角为 0°的地球同步轨道。

　　注：运行在该轨道上的卫星与地面的位置相对保持不变。

　　3.7

　　中性大气 neutralatmosphere

　　地球大气非电离的气体。

　　1

　　GB/T 41542—2022

　　3.8

　　近地空间电磁场 near-earthspaceelectricandmagneticfield

　　地球近地空间范围内的电场和磁场。

　　4 探测对象

　　不同地球卫星轨道空间环境探测对象相关信息见表 1 。

　　表 1 地球卫星轨道空间环境探测对象

　　轨道类型

　　探测对象

　　中性大气

　　电离层等离子体

　　磁层等离子体

　　辐射带和太阳宇宙线高能带电粒子

　　太阳 X射线

　　近地空间电磁场

　　近地轨道

　　√

　　√

　　√

　　√

　　√

　　√

　　太阳同步轨道

　　√

　　√

　　√

　　√

　　√

　　√

　　中地球轨道

　　—

　　—

　　√

　　√

　　√

　　√

　　倾斜地球同步轨道

　　—

　　—

　　√

　　√

　　√

　　√

　　地球静止轨道

　　—

　　—

　　√

　　√

　　√

　　√

　　注：“√ ”表示有此项 目，“—”表示无此项 目 。

　　5 探测要素技术要求

　　5 . 1 中性大气探测要素

　　中性大气探测要素及其描述参数的探测范围应符合表 2 的规定。

　　表 2 中性大气探测要素及其描述参数的探测范围

　　探测要素

　　适用轨道高度

　　km

　　质量数amu

　　质量密度

　　kg/m3

　　质量数

　　分辨率

　　amu

　　速度km/ s

　　温度K

　　不确定度

　　大气密度

　　200~800

　　—

　　1 × 10- 16 ~1 × 10- 10

　　—

　　—

　　—

　　≤10%

　　大气成分

　　200~800

　　2~44

　　—

　　≤1

　　—

　　—

　　—

　　大气温度

　　200~800

　　—

　　—

　　—

　　—

　　500~2 000

　　≤10%

　　风速

　　200~800

　　—

　　—

　　—

　　- 1~1

　　—

　　≤15 m/s

　　注：“—”表示无此项 目 。

　　5 . 2 电离层等离子体探测要素

　　电离层等离子体探测要素及其描述参数的探测范围应符合表 3 的规定。

　　2

　　GB/T 41542—2022

　　表 3 电离层等离子体探测要素及其描述参数的探测范围

　　探测要素

　　适用轨道高度km

　　温度K

　　密度m- 3

　　漂移速度m/s

　　成分

　　不确定度

　　电子

　　200~2 000

　　1 000~5 000

　　1 × 103 ~5 × 1012

　　—

　　—

　　≤20%

　　离子

　　200~2 000

　　1 000~5 000

　　1 × 103 ~5 × 1012

　　- 1 500~1 500

　　H + 、He+ 、O+

　　≤20%

　　注：“—”表示无此项 目 。

　　5 . 3 磁层等离子体探测要素

　　磁层等离子体探测要素及其描述参数的探测范围应符合表 4 的规定。

　　表 4 磁层等离子体探测要素及其描述参数的探测范围

　　探测要素

　　适用轨道高度km

　　能量eV

　　通量

　　cm- 2 s- 1 sr- 1

　　成分

　　通量不确定度

　　能量不确定度

　　电子

　　1 500~36 000

　　1~30 000

　　1 × 103 ~1 × 1010

　　—

　　≤20%

　　≤15%

　　离子

　　1 500~36 000

　　1~30 000

　　1 × 103 ~1 × 1010

　　H + 、He+ 、O+

　　≤20%

　　≤15%

　　注：“—”表示无此项 目 。

　　5 . 4 辐射带和太阳宇宙线高能带电粒子探测要素

　　辐射带和太阳宇宙线高能带电粒子探测要素及其描述参数的探测范围应符合表 5 的规定。

　　表 5 辐射带和太阳宇宙线高能带电粒子探测要素及其描述参数的探测范围

　　探测要素

　　适用轨道高度km

　　能量MeV

　　通量

　　cm- 2 s- 1 sr- 1

　　成分

　　通量不确定度

　　能量不确定度

　　电子

　　200~36 000

　　0 . 03~300

　　0~1 × 105

　　—

　　≤20%

　　≤15%

　　质子

　　200~36 000

　　0 . 03~5 . 0

　　0~1 × 105

　　—

　　≤20%

　　≤15%

　　重离子(核子数 >1)

　　200~36 000

　　>100

　　0~1 × 105

　　He+ 、C+ 、N+ 、O+

　　≤20%

　　≤15%

　　注：“—”表示无此项 目 。

　　5 . 5 太阳 X射线探测要素

　　太阳 X射线探测要素及其描述参数的探测范围应符合表 6 的规定。

　　表 6 太阳 X射线探测要素及其描述参数的探测范围

　　探测要素

　　能量keV

　　流量

　　光子 cm- 2 s- 1

　　流量不确定度

　　X射线辐射

　　1 . 5~25

　　≥1 000

　　≤10%

　　3

　　GB/T 41542—2022

　　5 . 6 近地空间电磁场探测要素

　　5 . 6 . 1 近地空间磁场

　　近地空间磁场探测要素及其描述参数的探测范围应符合表 7 的规定。

　　表 7 近地空间磁场探测要素及其描述参数的探测范围

　　探测要素

　　适用轨道高度km

　　磁场强度nT

　　不确定度nT

　　矢量磁场分量

　　200~1 000

　　- 60 000~60 000

　　≤1

　　1 000~36 000

　　- 500~500

　　≤0 . 3

　　标量磁场

　　200~1 000

　　15 000~70 000

　　≤1

　　5 . 6 . 2 近地空间电场

　　近地空间电场探测要素及其描述参数的探测范围应符合表 8 的规定。

　　表 8 近地空间电场探测要素及其描述参数的探测范围

　　探测要素

　　适用轨道高度km

　　电场强度mV/ m

　　频率范围MHz

　　电场强度不确定度mV/ m

　　频率不确定度Hz

　　交流电场

　　200~36 000

　　- 1 000~1 000

　　0~30

　　≤0 . 1

　　≤0 . 5

　　直流电场

　　200~36 000

　　- 1 000~1 000

　　—

　　≤1 . 0

　　—

　　注：“—”表示无此项 目 。

　　6 检测方法

　　根据不同地球卫星轨道空间环境探测对象及其要素的特征，配置不同空间环境探测载荷，开展在轨空间环境要素的试验验证，具体包括：

　　a) 中性大气探测要素：在近地轨道、太阳同步轨道配置中性大气探测载荷，检测利用在轨获取的探测数据是否能够得到大气密度、大气成分、大气温度和风速等要素信息，其值是否在表 2 规定的范围内;

　　b ) 电离层等离子体探测要素：在近地轨道、太阳同步轨道配置电离层等离子体探测载荷，检测利用在轨获取的探测数据是否能够得到电离层等离子体的电子和离子等要素信息，其值是否在表 3 规定的范围内;

　　c) 磁层等离子体探测要素：在近地轨道、太阳同步轨道、中地球轨道、倾斜地球同步轨道和地球静止轨道配置磁层等离子体探测载荷，检测利用在轨获取的探测数据是否能够得到磁层等离子体的电子和离子等要素信息，其值是否在表 4 规定的范围内;

　　d) 辐射带和太阳宇宙线高能带电粒子探测要素：在近地轨道、太阳同步轨道、中地球轨道、倾斜地球同步轨道和地球静止轨道配置辐射带和太阳宇宙线高能带电粒子探测载荷，检测利用在轨获取的探测数据是否能够得到辐射带和太阳宇宙线高能带电粒子的电子、离子和重离子等要素信息，其值是否在表 5 规定的范围内;

　　4

　　GB/T 41542—2022

　　e) 太阳 X射线探测要素：在近地轨道、太阳同步轨道、中地球轨道、倾斜地球同步轨道和地球静止轨道配置太阳 X射线探测载荷，检测利用在轨获取的探测数据是否能够得到 X射线辐射等要素信息，其值是否在表 6 规定的范围内;

　　f) 近地空间电磁场探测要素：在近地轨道、太阳同步轨道、中地球轨道、倾斜地球同步轨道和地球静止轨道配置近地空间电磁场探测载荷，检测利用在轨获取的探测数据是否能够得到矢量磁场分量、标量磁场、交流电场和直流电场等要素信息，其值是否在表 7 和表 8 规定的范围内。

　　5

　　GB/T 41542—2022

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 30114 . 1 空间科学及其应用术语 第 1 部分：基础通用

　　[2] GB/T 30114 . 2 空间科学及其应用术语 第 2 部分：空间物理

　　[3] GB/T 32452 航天器空间环境术语

　　6