星光掩星探測技術的軌道模擬結果分析

孫明晨，吳小成，胡 雄

1. 中國科學院國家空間科學中心，北京 100190 2. 中國科學院大學，北京 100049

引 言

大氣星光掩星技術是利用光譜透過率獲取行星大氣痕量成分密度、溫度的手段，具有覆蓋率高、全天候等優點[1-2]。自1968年NASA發射OAO-2衛星，獲取地球低熱層和中間層上層的分子氧和臭氧的夜間分布，證明了該技術獲取大氣成分信息的可行性[3]，用于研究大氣成分隨季節變化之后，直到2018年NASA發射SES-2衛星，利用星光掩星技術探測地球熱層和電離層的密度和溫度，回答熱層和電離層對整合的太陽-地球系統強迫的全球尺度響應，實現用于天氣研究的轉變(www.gold.cs.ucf.edu)，50年間該技術在研究地球、火星、木星等行星大氣和氣候研究方面發揮了巨大的潛能[4-9]。

星光掩星的實現過程描述如下： 在一次掩星事件時間內，目標恒星的位置可視為不變，當LEO(Low Earth Orbit)衛星運動的位置和觀測的恒星分別位于地球的兩側時，目標恒星在地球一側發射紫外、可見光、紅外波段的光，光線經過地球大氣的吸收和散射，使得光譜在特定的位置出現吸收特征，然后LEO衛星在地球的另一側進行光譜接收，構成掩星觀測。隨著LEO衛星沿軌道運動和觀測不同位置目標恒星，完成一次自上而下或者自下而上的掃描地球大氣的事件成為一次掩星事件。

目前國內并未見利用恒星光譜進行大氣探測的星光掩星技術的報道，為自主發展該技術，需要在工程技術上對該技術進行仿真研究，得到掩星事件的數量，在全球的分布情況等，對制定掩星觀測計劃進行指導。……