熊少林
- 作品数：28 被引量：50H指数：5
- 供职机构：中国科学院高能物理研究所更多>>
- 发文基金：中国科学院战略性先导科技专项国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：天文地球航空宇航科学技术自动化与计算机技术电子电信更多>>
- GECAM双星计划:探寻引力波之光被引量：4
- 2018年
- 什么是GECAM计划？我们与微小卫星创新研究院合作的这个项目叫＂引力波暴高能电磁对应体全天监测器＂,简称GECAM,它由两颗微小卫星组成,因此也叫做＂GECAM双星计划＂。它的目标是探索引力波之光,即引力波事件发出的光。双中子星并合引发引力波,并且会发射光,光又有高能光和低能光之分。那么引力波、高能光和低能光之间是什么关系？
- 熊少林
- 关键词：双星计划引力波微小卫星监测器高能中子星
- 雷暴地球伽马射线闪探测研究进展及若干问题探讨
- 2023年
- 地球伽马射线闪(Terrestrial Gamma-ray Flashes,TGFs)是近来相关研究比较活跃的一类发生在雷暴中的高能辐射现象,可在地面和近地轨道卫星平台上观测到光子能量高达几十兆电子伏特的伽马射线爆发.观测表明TGF是伴随雷暴闪电发生的一种自然界比较常见的高能大气物理现象,但其产生过程、物理机理及效应等尚不清晰,TGF研究也已成为大气电学与高能物理这一前沿交叉领域的热点研究问题.文章阐述了近十年来关于TGF探测、TGF与闪电放电过程及雷暴活动相互关系等方面的研究进展,并对一些尚存的问题进行了讨论.卫星观测发现上行TGF与云内初始先导过程关系紧密,一般发生在云内先导起始之后几毫秒时间内,并可能由于其发生过程伴随的瞬时大量电子转移产生特殊的低频电磁辐射.相比之下,目前报道的下行TGF的发生环境比较复杂,可能伴随着不同类型的闪电放电过程,如上行正先导/下行负先导、连续电流过程、回击过程等.由于地面观测资料较少,与上行TGF相比,下行TGF产生过程的研究更加缺乏.随着精细时空探测系统的发展,基于地面与卫星观测平台的精细协同观测将对TGF产生过程及其机制的研究带来更多新的认识.
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- 关键词：闪电雷暴高能辐射电磁探测
- 对流层雷暴在近地空间的高能辐射效应——地球伽马射线闪被引量：3
- 2020年
- 对流层中的活跃雷暴通过其内部的闪电活动实现不同空间、时间尺度和强度的电荷传输,在雷暴上空的广阔空间中导致了多种形式的瞬态电磁效应.其中,云内闪电可通过其初始阶段的上行负极性先导产生具有较高电离性的硬X射线和伽马射线脉冲,形成地球伽马射线闪(Terrestrial Gamma-ray Flashes,TGFs).本文简要综述了过去十年来基于国外卫星平台的TGF研究进展,主要包括:(1)TGF通常由云闪初始阶段的上行负先导产生,且经常伴随峰值电流较大、脉冲电荷传输较强的云内放电过程(称之为云闪初始阶段的云内大脉冲过程);(2)基于TGF宽带射频信号的特征,可以发展出基于地面闪电信号测量的TGF遥感方法,从而提高TGF及其母体雷暴的可研究样本量;(3)关于TGF的产生机制,目前尚没有统一观点,存在热逃逸电子和相对论逃逸电子雪崩击穿两种主流理论,这主要是因为目前还无法对TGF源区进行有效的观测.相对于中高层放电现象(如红色精灵、巨型喷流、蓝色射流等),国内学者对于地球伽马射线闪的研究起步较晚,相关的观测和机理研究落后于欧美研究团队.得益于近年来中国空间探测技术的创新发展,尤其是"慧眼"-硬X射线调制望远镜卫星(Insight-HXMT)和引力波暴高能电磁对应体全天监测器(GECAM)等项目的实施,在地基闪电探测技术持续发展的基础上,中国的研究团队有望在地球伽马射线闪研究领域取得一系列重要进展.
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- GECAM双星总体方案及关键技术被引量：5
- 2020年
- 引力波暴高能电磁对应体全天监测器(GECAM)是针对引力波天文学的重大研究机遇而提出的空间探测项目,将对引力波高能电磁对应体(也称引力波伽马暴)进行时间和空间上的完整监测.本文以卫星的科学和观测需求为基础,提出了GECAM卫星系统设计思路和方案,包括观测需求分析,卫星轨道、姿态及工作模式设计,各系统的组成及主要技术指标,也总结了卫星的技术特点和解决方案,包括双星全天视场暴发源定位技术、主平面对日卫星指向设计、基于北斗三号全球位置报告系统触发信息实时下传技术、低成本高可靠一体化设计电子学、高度集约化卫星电磁兼容设计.通过系统设计及优化,GECAM卫星星座具有全天视场、高灵敏度、良好的定位精度和从X射线到伽马射线的宽能段覆盖,同时能够在轨触发定位并实时下传探测结果,满足科学研究对引力波高能电磁对应体的科学探测需求.
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- 关键词：引力波
- GECAM卫星有效载荷介绍被引量：14
- 2020年
- 引力波暴高能电磁对应体全天监测器(Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor,GECAM)卫星旨在实现对引力波事件的高能电磁对应体的全天监测,并监测全天的快速射电暴的高能辐射、特殊伽马暴以及磁星爆发等高能天体爆发事件,为相关的物理研究提供能谱、光变及定位等观测数据.GECAM由两颗共轨共轭运行的卫星组成,卫星均采用反地心指向,实现视场的全天覆盖.卫星有效载荷包括两种探测器:伽马射线探测器(Gamma-Ray Detector,GRD)和荷电粒子探测器(Charged Particle Detector,CPD).GRD采用溴化镧晶体匹配SiPM(Silicon PhotoMultiplier)技术探测8 keV–2 MeV的X/γ射线,通过两颗星多探头联合探测实现对伽马暴等爆发事件的定位;CPD利用塑料闪烁体匹配SiPM技术探测300 keV–5 MeV的荷电粒子,同GRD联合可鉴别和排除空间粒子事件.有效载荷的载荷处理器(Electronics Box,EBOX)具有在轨触发定位能力,将通过北斗短报文准实时下传触发时间和定位等信息,从而引导其他望远镜进行后随观测.
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- 关键词：伽马暴SIPM
- GECAM能量响应及在轨本底模拟被引量：5
- 2020年
- GECAM卫星的主要科学目标是探测引力波伽马暴及其他高能暂现源,具有全天视场、高灵敏度、良好的定位精度和宽能段覆盖等特点.本文在构建GECAM整星质量模型的基础上,通过Geant4模拟得到了GECAM伽马射线探测器(GRD)的能量响应矩阵;并给出了在轨本底水平、本底能谱结构及组成成分的估计结果.模拟结果显示相比Fermi/GBM,GECAM不仅视场更大,而且在低能区具有更大的有效面积.同时根据在轨本底模拟结果可知:(1)单个GRD探头的平均在轨本底约为800 cps,其中宇宙弥散伽马射线本底占主导;(2)本底谱中存在三个特征峰,可用于在轨标定探测器的增益.
- 郭东亚彭文溪朱玥李刚廖进元熊少林乔锐李新乔安正华徐岩冰杨生张大力孙希磊
- 关键词：伽马暴
- GECAM定位方法及模拟分析被引量：5
- 2020年
- 引力波暴高能电磁对应体全天监测器(Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor,GECAM)卫星计划于2020年底发射,将实现对引力波高能电磁对应体等高能暴发现象的全天监测.GECAM对伽马射线暴的定位是其最重要的科学需求之一.我们建立了同时拟合伽马射线暴的能谱和定位的GECAM地面定位方法,并结合GECAM当前质量模型的仪器响应和本底模拟,对此定位方法的GECAM定位能力进行了考察,得到了不同亮度、不同能谱硬度、不同暴发持续时间等参数的伽马射线暴的定位精度.对于典型亮度(10–1000 keV能段下,通量为10^-6 erg s^-1 cm^-2,持续10 s)的中等硬度谱的定位精度在0.6°(1-σ统计误差)左右.我们还考察了两个特殊暴发事件:(1)对于快速射电暴FRB 131104的疑似高能辐射对应体,GECAM定位误差为5°左右;(2)对于引力波事件GW170817的电磁对应体(GRB 170817A),GECAM定位误差为10°左右.
- 廖进元罗琦朱玥宋欣颖彭文溪肖硕李刚熊少林
- GECAM伽马暴数据分析算法和软件设计介绍被引量：1
- 2020年
- 引力波暴高能电磁对应体全天监测器(Gravitational wave high-energy Electromagnetic Counterpart All-sky Monitor,GECAM)的物理数据分析工作至关重要,所以科学用户需要一套能够涵盖所有伽马暴数据分析功能的软件,且该软件具有满足用户友好、简单易用等特点.本文描述了GECAM伽马暴数据分析软件的架构设计,包括图形用户界面(Graphical User Interface,GUI)和命令行界面(Command Line Interface,CLI),以及伽马暴数据分析的核心算法.本文对核心算法的设计和分析流程进行了概述,包括数据处理、本底分析、伽马暴定位、能谱拟合、上限计算、信号显著性计算、光变分析、外部触发事件关联概率计算,以及对GECAM触发事件进行分类的朴素贝叶斯分类器,为今后利用GECAM开展伽马暴数据分析工作提供了依据和参考.
- 宋欣颖熊少林罗琦廖进元朱玥黄跃乔锐郭东亚陈维张凯蔡策肖硕彭文溪彭文溪宋黎明郑世界王平李小波
- 关键词：引力波伽马暴数据分析软件设计
- GECAM卫星科学应用系统简介被引量：3
- 2020年
- 引力波的直接探测开启了引力波天文学的新纪元.引力波事件高能电磁对应体的探测研究作为研究引力波源和基础物理规律的重要手段已成为天文研究领域的热点.随着引力波探测器的升级,引力波样本数急剧扩大,对其高能电磁对应体的探测需求日益紧迫.引力波暴高能电磁对应体全天监测器(GECAM)卫星是针对引力波高能电磁对应体探测研究所蕴含着的重大发现机遇而提出的全天监测器项目.GECAM卫星科学应用系统的主要功能包括保障卫星有效载荷的科学运行,实现科学数据的生产、存储、处理、标定、发布与分析,以及为科学用户提供技术支持和服务等.本文以引力波事件高能电磁对应体的探索研究为出发点,介绍GECAM科学应用系统针对引力波事件高能电磁对应体创新性的监测方法设计,即GECAM科学应用系统的方案设计.设计涵盖系统架构、接口控制、主要技术流程、功能组成及软件规划设计等.GECAM卫星计划于2020年底发射,届时科学应用系统将具备执行运行任务的能力,为卫星的在轨科学运行及科学研究提供支持和保障.
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- 关键词：引力波伽马射线暴
- GECAM卫星对超磁星观测研究的展望
- 2020年
- 超磁星是超强磁场中子星,已知宇宙中磁场最强的天体.它们高能辐射现象丰富,不定期进入爆发活跃期,释放软伽马射线爆发,持续X射线辐射可随之大幅增亮.通过超磁星的辐射性质研究极端条件下物理过程会遇到观测样本问题,主要体现在超磁星数目较少以及超磁星爆发活跃期的部分缺失.GECAM卫星利用巧妙的双星设计,实现视场全天覆盖,可以对任意超磁星的爆发活动进行完整监测.如果爆发被两颗子星同时观测到,可以联合计数率定位和三角定位两种方法,给出更高精度的爆发位置信息,来引导后续观测以发现新的超磁星.我们期待GECAM卫星有效地改善超磁星观测的样本局限性问题.
- 林琳肖硕黄艳徐仁新熊少林
