星际航行环境感知与利用
课程编码：1800830708Z2P2004H
英文名称：Environmental Sensing and Utilization for Space Navigation
课时：50
学分：2.50
课程属性：专业核心课
主讲教师：张贤国等
教学目的要求
“进入空间、利用空间、探索空间”是人类星际航行的三大核心能力与目标。“环境”问题是星际航行必须面临和解决的重大问题，是进入空间的保障，探索认知空间未知的媒介，利用空间的背景基础和理论源泉，可以说对星际航行无论是工程设计人员、还是科学探索人员都是“出门前”的必修课。本课程瞄准进入空间、利用空间、探索空间三大目标中的“星际航行环境感知与利用”需求，系统讲述从离开地面到太阳系各类天体的环境特性、演化机理、利用原理与技术手段、及前沿实例，让学生系统学习掌握星际航行面临的空间环境问题，利用环境作为媒介提升深空探测能力、并拓展人类对宇宙认知的技术原理与方法，以及开发空间资源、服务经济社会与国家安全的技术原理和方法。培养学生环境—科学—利用中学习现象—原理—新技术的科学与技术结合的科学思维方式，独立思考原创创新精神，以及团队合作能力。
预修课程
普通物理、高等数学
大纲内容
第一章 概述 3.0学时
第1节 星际航行环境概述
第2节 星际航行环境感知概述
第3节 星际航行环境利用概述
第二章 粒子环境与利用 8.0学时
第1节 粒子环境特征与运动机理概述
第2节 带电粒子操控与粒子雷达
第3节 电子示踪磁力线
第4节 人工影响辐射带
第5节 辐射生物实验
第6节 本章回顾与研讨
第三章 等离子体环境与利用 7.0学时
第1节 等离子体环境与利用概述
第2节 信道构建与超视距雷达及长波通信
第3节 信道遮蔽与人工影响电离层
第4节 信源发生与调制
第5节 本章回顾与研讨
第四章 光辐射环境与利用 8.0学时
第1节 光辐射环境概述
第2节 空间光辐射背景及受扰特性目标示踪
第3节 基于宜居光辐射特性认知的生存元素探索及利用
第4节 资源信息获取及利用
第5节 本章回顾与研讨
第五章 行星大气环境与利用 7.0学时
第1节 行星大气环境概述
第2节 低轨大气阻力与太空交通风险评估
第3节 临空飞行与有气行星抵近
第4节 水He3等资源探索与利用
第5节 生命与宜居探寻
第6节 本章回顾与研讨
第六章 太阳系天体表面环境与资源探测 15.0学时
第1节 太阳系天体介绍
第2节 月球与火星表面环境和资源
第3节 太阳系天体表面特征和环境资源
第4节 本章回顾与研讨
第七章 新兴前沿与总结考试 2.0学时
第1节 星际航行环境感知与利用前沿
第2节 开卷考试
参考书
课程教师信息
张贤国，空间物理学博士，研究员，博士生导师，中国科学院国家空间科学中心、空间环境探测重点实验室副主任，空间中心学委会委员。长期致力于先进空间粒子原位与成像探测、粒子攻防技术研究，建立了基于自主数据的、全自主知识产权的卫星典型轨道辐射环境动态模型，获军队科技进步一等奖。公开发表期刊论文50余篇，获专利授权8项，持有国军标1项，软件著作权11项。
付利平，女，1972年出生，博士，研究员，中国科学院特聘核心岗位。1999年毕业于中国科学院武汉物理与数学研究所(现为中国科学院精密测量科学与技术创新研究院)，获理学博士学位，现任北京市天基空间环境探测重点实验室副主任。主要研究方向为行星光学遥感探测技术与应用研究，微弱信号探测技术研究。主持我国首台全天时高灵敏度远紫外电离层光度计一代、二代产品研发，获得我国首幅地球氧氮比分布图；主持研发我国首台高轨紫外高光谱成像光谱仪—风云四号多波段电离层紫外光谱成像仪，首次获得电离层等离子体泡大尺度演化特征；目前正开发应用于火星质子极光及月球月尘遥感探测的载荷。作为负责人主持包括国家自然科学基金、国家重点研发计划、ZF预研项目等。发表论文50余篇，申请并授权专利20余。获北京市科技进步二等奖一项。
刘洋，美国圣路易斯华盛顿大学地球与行星科学系博士，现为中国科学院国家空间科学中心研究员，博士生导师。主要从事月球与行星科学研究，入选国家“万人计划”科技创新领军人才、中国科学院“百人计划”。担任中国探月四期首席科学家助理，中国载人探月科学研究与应用系统论证专家组成员、天问一号首次火星探测任务科学研究秘书组成员。《中国科学：物理学 力学 天文学》、《地球科学》、《空间科学学报》等期刊编委，Earth and Planetary Physics期刊客座编辑。在Nature、Nature Astronomy、Science Advances等国内外高水平期刊发表论文50余篇。成果中有一篇被选为NI期刊封面文章，多项成果被AGU会刊EOS选为亮点报道，1项成果被中央广播电视台选为2022年度中国十大科技新闻。主持国家自然科学基金委重点项目、面上项目、国防科工局民用航天预研项目、中科院先导B子课题等项目。 张锋，中国科学院国家空间科学中心，研究员，博士生导师。长期从事类地行星表面形貌成因及相关地质过程研究，尤其火山地质学。目前，主持国家科技部、国家自然科学基金委、中科院和澳门科学技术发展基金委等资助的多个项目/课题，已发表SCI论文约30篇，其中第一/通讯作者SCI论文10余篇，主要发表在NC、GRL、EPSL、JGR-P、Icarus等地学、天文或综合期刊上。