首页 行业 移动快检 食品 环境 先进材料 化工 生命科学 制药 临床 导购 安特百货 仪器谱 Webinar 前沿Lab 博客 会展 百科人才 搜索
中国科学院近地空间环境重点实验室

中国科学院近地空间环境重点实验室

 

一、  实验室历史沿革

中国科学院近地空间环境重点实验室原为基础等离子体物理重点实验室,成立于2005年,主要开展聚变等离子体物理、低温等离子体物理和空间等离子体物理三个方向的研究,经过4年的建设,实验室得以长足发展。近年来,国家在近地空间的航天活动日益活跃,本实验室加强了空间等离子体物理的科学研究和人才队伍建设,同时大力发展了地面探测手段和空间有效载荷研制技术,在近地空间的探测和研究方面取得了重要进展和突出成果,已成为我国在近地空间环境研究领域的重要科研基地。因此,为更好的服务国家在近地空间中航天活动的重大战略需求,经实验室学术委员会讨论,实验室的研究方向自2010年底起转向以近地空间环境为主。

近地空间(Geospace),系指地球上空对流层以外直至地球内磁层的广大区域。近地空间由中高层大气、电离层和内磁层等圈层组成,既是日地空间(太阳大气、行星际空间、地球空间)的重要组成部分,也是固体地球及大气对流层的自然延伸。近地空间是一个极为复杂的耦合系统。在其内部,电离气体和中性大气通过光化学、热力学、动力学和电动力学过程相互作用;在其下部,通过各种波动过程与对流层交换能量和动量;在其上部,磁层和电离层之间则通过高纬和极区通道,进行成分、动量和能量的输运与反馈。因此,近地空间各圈层存在复杂的耦合过程,对近地空间环境的研究具有重要的学术意义,是当前空间物理学的重要研究领域。

近地空间环境发生的灾害性变化,对空间及地面技术系统可造成严重损伤和危害,而空间时代给人类社会带来的巨大效益也主要体现在近地空间环境的利用方面。因此,研究近地空间环境也是保障空间及地面技术系统的运行安全、开发利用空间资源的需要,具有重大的应用价值。本实验室将瞄准近地空间环境的前沿课题和国家需求,推动我国近地空间环境研究的快速发展。

 

二、  实验室定位、研究方向和内容

1、 实验室定位:

实验室将致力于近地空间环境前沿科学问题的研究,揭示近地空间环境各圈层之间的耦合过程以及物质与能量的输运机制,提高国内地基光学和空间有效载荷的研制水平,建成国际上重要的近地空间环境研究中心和高端人才培养基地,满足国家在近地空间环境保障、空间探测等方面的战略需求。

 

2、 研究方向和内容:

(1) 近地空间环境中的基本物理过程:开展不同电离特性介质中的各种基本物理过程和机理的研究,如中高层大气中各种波动现象及其对近地空间环境中的能量和动量输运过程的影响,地球磁层中磁场重联以及波和粒子的相互作用过程,各圈层间的动力耦合过程及其效应等。

(2) 近地空间环境对太阳活动的响应:主要研究太阳爆发活动及其在日冕和行星际空间中的传播和扰动,以及在各时空尺度下近地空间环境对太阳活动和行星际扰动的响应。

(3) 空间等离子体环境的实验室研究:建设产生近似空间环境的实验室等离子体研究平台,开展空间等离子体物理过程的实验室模拟研究。

(4) 地基观测技术与研究:发展各种激光雷达以及被动光学遥感仪器,应用于临近空间大气探测,结合卫星遥感,并辅助于大气模式,了解临近空间的动力学过程,定量研究中高层大气环流的变化和各种波动的传播以及与背景大气的相互作用。

(5) 天基探测技术与研究:发展空间有效载荷研制技术,着重研制空间低能粒子探测器,开展空间有效载荷的设计、加工、测试、定标、数据分析等多方面的研究,以满足国家在航空航天领域的需求。

三、  实验室优势与特色

1.    学科齐全:实验室依托中国科学技术大学空间物理和等离子体物理两个国家级重点学科,并借助学校学科齐全的优势,联合了其他相关专业如大气物理、原子分子物理、物理电子学、物理化学等科研力量。

2.    国内唯一以近地空间环境为目标的实验室:目前在空间物理领域国家重点实验室只有一个“空间天气学”国家重点实验室,它们侧重于行星际空间和地球磁层的研究。本实验与 “空间天气学”重点实验室能形成有效的互补。

3.    具有自主观测和实验能力、研究手段多样:实验室拥有蒙城国家野外观测台站,建有成体系的中高层大气测温测风激光雷达探测系统,建有空间有效载荷研制平台。在空间环境的实验室模拟研究方面,建有磁场重联等基本等离子体物理过程研究的实验装置,可有针对地开展实验模拟研究。此外实验室具有很强的数据分析以及数值模拟能力,拥有从磁流体力学到全粒子模拟的多种数值计算格式。

四、  已有的人才队伍、科研条件等基础

1、 人才队伍

实验室共有固定人员43人,其中研究人员30人、技术支撑人员11人、行政管理人员2人;正高级职称人员26名、副高级职称人员10名;中国科学院院士2名、千人计划A类入选者2名、杰青8名、青年千人4名、百人计划入选者2名(不重复计算)。拥有1个国家基金委“地球空间环境及其对太阳活动的响应”创新群体,1个教育部创新团队。

2、 科研条件等基础

实验室面积约占7000平方米,其中仪器用房面积约4000平方米(不含蒙城国家野外观测台站所占面积)。拥有4个实验观测支撑平台:

(1) 蒙城国家野外观测台站:担负观测中高空大气、太阳活动、地震、地磁、地电等现象的任务,是中国科学院日地观测网络的重要基地。

(2) 临近空间探测平台:建成了“Mie-Rayleigh-Na荧光双波长激光雷达系统”和“车载多普勒测风激光雷达系统”,正发展可探测至70公里的多普勒测风激光雷达系统和钠层测温测风激光雷达。

(3) 空间有效载荷研制平台:拥有千级洁净室、电子学实验平台、离子束标定系统、真空室、测试和存储真空箱等,可用于有效载荷的设计、组装和测试。

(4) 数据、模式与计算平台:建有总数据容量为80T的大容量数据存储系统,已实现对本实验室的激光雷达观测数据、以及国外的STEREOSOHO等卫星数据的自动收集和整理。建有计算集群,浮点运算能力为1.36Tflops,可用于各种近地空间环境模式的运行。