90200km高范圍大氣密度可由這項技術獲得

臨近空間大氣同時受到來自上方的太陽活動和地磁活動的影響，以及來自下方的地形、天氣活動、重力波的影響，所以臨近空間大氣表現出非常復雜且多樣的變化特征，臨近空間大氣密度作為表征臨近空間大氣的基本參數，可用于深入了解日地關系和圈層耦合的物理機制；另外，臨近空間大氣是空天飛行器的通過區域，臨近空間大氣密度的準確測量影響著空天飛行器的精密定軌、變軌控制、空間碎片的碰撞規避以及再入飛行器的返回控制等，因此臨近空間大氣密度在工程應用領域也有廣泛應用。因為探測技術的限制，臨近空間大氣密度的探測往往比較困難，實測資料較少。X射線掩星探測技術利用大氣對天體X射線輻射的衰減特性，通過衛星平臺實現臨近空間大氣密度的層析掃描探測，可有效解決臨近空間大氣密度全球實時探測問題。

中科院空間中心復雜航天系統電子信息技術院重點實驗室先進測量技術研究室長期從事臨近空間大氣密度X射線層析掃描探測新技術研究。在前期研究的基礎上，研究團隊針對臨近空間大氣密度研究提出了一種能譜擬合反演算法，構建了掩星過程中不同海拔范圍內的能譜前向模型，結合我國首顆大型X射線天文衛星“慧眼”（HXMT）的掩星數據，發展了一套貝葉斯數據分析和參數反演框架。通過分析Insight-HXMT的低能X射線望遠鏡1-10 keV能量范圍內的能譜掩星數據，反演得到了90-200 km海拔高度范圍內的中性大氣密度，反演結果顯示，與NRLMSISE-00模型密度相比偏小，尤其在110-120 km海拔范圍內，反演結果比NRLMSISE-00模型密度低了約34.4%。相關成果發表在Advances in Space Research期刊上。

圖1：X射線掩星觀測幾何

圖2：不同海拔高度范圍內的X射線能譜對比

圖3：反演結果與NRLMSISE-00模型密度的對比

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.