晨昏时高层大气密度的变化规律研究

The atmospheric density is an important parameter for spacecraft orbit prediction. Thus the investigation of the variations in upper atmospheric densities is one hot point in space weather. However, the investigation of the variations in upper atmospheric density during the twilight is also the difficult point due to the lack of observation and the complication. With the development of the APOD satellite for detection of dawn-dusk thermospheric density, the good data can be used to study the variations of upper atmospheric densities during the twilight. This project will focus on the variations of upper atmospheric densities during the twilight using the data by the APOD and other satellites, such as the GOCE satellite. The spatial distributions and their variations during the twilight will be found out. The results of this work will improve the knowledge of thermospheric variations during the twilight and establish the theoretical base for a new thermospheric density model based on our native detective data.

高层大气密度是低轨航天器轨道定轨和预报的重要参数，因而一直是空间天气学研究的热点。但由于探测数据缺乏和变化的复杂性，晨昏时高层大气密度的变化规律是高层大气研究的难点之一，针对晨昏时高层大气密度探测的我国APOD卫星计划的成功实施，为晨昏时高层大气密度研究提供了良好的数据源，本项目将利用自主的APOD卫星大气密度数据，并结合GOCE卫星等数据，以研究晨昏时高层大气密度的变化规律为目标，揭示晨昏时高层大气密度的空间分布和变化特征，深化对晨昏时高层大气物理过程的认识，为建立基于我国自主探测数据的航天工程用热层大气密度模式提供支撑。

高层大气密度是低轨航天器轨道定轨预报的重要参数，因而是空间天气学研究的热点之一，但由于探测数据的缺乏和变化的复杂性，晨昏时高层大气密度的变化规律是高层大气研究的难点之一，针对晨昏时高层大气密度探测的我国APOD卫星、空间站计划的成功实施，为晨昏时高层大气密度研究提供了关键的数据基础。本项目在多种高层大气密度数据反演研究的基础上，利用自主的APOD卫星、空间站等高层大气密度探测数据，结合GOCE卫星、SWARM等探测数据，分析并揭示了晨昏时高层大气密度的空间分布和年内变化规律，包括纬度变化、经度变化、高度变化、年变化、半年变化以及随太阳活动的变化规律，并分析了磁暴期间高层大气密度的变化特征及其对航天器定轨预报的影响，分析了这些变化出现的可能物理机制，并通过数据比对与定轨应用，分析了最新大气模式的不足之处。开展了大气密度建模和模式动态修正研究，并将新模式应用于航天器定轨预报中，取得了良好的改进效果。. 通过本研究，一方面深化了对晨昏时高层大气物理过程的认识，另一方面为建立基于我国自主探测数据的航天工程用高层大气密度模式提供了支撑，在低轨航天器的轨道预报、碰撞预警、再入返回以及国防安全等方面有着重要的应用价值。