90200km高范围大气密度可由这项技术获得

临近空间大气同时受到来自上方的太阳活动和地磁活动的影响，以及来自下方的地形、天气活动、重力波的影响，所以临近空间大气表现出非常复杂且多样的变化特征，临近空间大气密度作为表征临近空间大气的基本参数，可用于深入了解日地关系和圈层耦合的物理机制；另外，临近空间大气是空天飞行器的通过区域，临近空间大气密度的准确测量影响着空天飞行器的精密定轨、变轨控制、空间碎片的碰撞规避以及再入飞行器的返回控制等，因此临近空间大气密度在工程应用领域也有广泛应用。因为探测技术的限制，临近空间大气密度的探测往往比较困难，实测资料较少。X射线掩星探测技术利用大气对天体X射线辐射的衰减特性，通过卫星平台实现临近空间大气密度的层析扫描探测，可有效解决临近空间大气密度全球实时探测问题。

中科院空间中心复杂航天系统电子信息技术院重点实验室先进测量技术研究室长期从事临近空间大气密度X射线层析扫描探测新技术研究。在前期研究的基础上，研究团队针对临近空间大气密度研究提出了一种能谱拟合反演算法，构建了掩星过程中不同海拔范围内的能谱前向模型，结合我国首颗大型X射线天文卫星“慧眼”（HXMT）的掩星数据，发展了一套贝叶斯数据分析和参数反演框架。通过分析Insight-HXMT的低能X射线望远镜1-10 keV能量范围内的能谱掩星数据，反演得到了90-200 km海拔高度范围内的中性大气密度，反演结果显示，与NRLMSISE-00模型密度相比偏小，尤其在110-120 km海拔范围内，反演结果比NRLMSISE-00模型密度低了约34.4%。相关成果发表在Advances in Space Research期刊上。

图1：X射线掩星观测几何

图2：不同海拔高度范围内的X射线能谱对比

图3：反演结果与NRLMSISE-00模型密度的对比

Citation：Daochun Yu, Haitao Li, Baoquan Li, Mingyu Ge, Youli Tuo, Xiaobo Li, Wangchen Xue, Yaning Liu, “New method for Earth neutral atmospheric density retrieval based on energy spectrum fitting during occultation with LE/Insight-HXMT”，Advances in Space Research, published online 25 February 2022.