热层大气环境及其对航天器轨道的影响

\"热层大气属于空间物理的研究范畴，由于热层大气会对低轨航天器的飞行产生阻力，这种阻力是低轨航天器的主要摄动力之一，而高层大气密度与航天器受到的大气阻力成正比例关系，因此热层大气密度作为航天器定轨预报、飞行寿命预测的重要参数，热层大气密度的变化也成为航天测控领域关注的重要对象。本书包括热层大气的物理过程、大气密度测量、热层大气模式、热层大气对低轨航天器轨道的影响、面向航天器定轨的大气模式应用、经验大气模式动态改进等六个部分。 本书可以作为空间物理、航天测控等专业研究者的参考用书，也可以作为相关专业本科和研究生的参考教材使用。\"

陈光明，北京航天飞行控制中心航天飞行动力学重点实验室高级工程师，空间物理学博士，毕业于中国科学院空间科学与应用研究中心，研究方向为中高层大气物理学，长期从事中高层大气密度反演、热层大气物理机制分析、热层大气模型修正和热层大气对航天器轨道的影响等研究工作，任中国地球物理学会国家安全与地球物理专业委员会委员，在国内外SCI等核心期刊上发表论文三十余篇，获国家发明专利授权三项，主持国家级重点科研项目多项，获省部级科技进步二等奖一项。

第1章 热层大气变化的主要物理过程与变化特征 1.1 地球大气的分层结构 1.1.1 按温度变化分层 1.1.2 按成分分层 1.1.3 按电离化程度分层 1.2 热层大气的加热机制 1.2.1 太阳辐射对热层大气的加热 1.2.2 磁层能量注入对热层大气的加热 1.2.3 低层大气波动对热层大气的加热 1.3 热层大气的冷却机制 1.3.1 红外辐射冷却 1.3.2 热传导 1.4 热层大气密度的变化特征 1.4.1 太阳辐射引起的热层大气密度变化 1.4.2 地磁活动引起的热层大气密度变化 第2章 热层大气密度测量 2.1 基于轨道动力学的大气密度反演 2.1.1 基于精密星历的热层大气密度反演 2.1.2 基于双行根数的热层大气密度反演 2.1.3 基于落球探测的临近空间大气参数反演 2.2 天基原位热层大气密度测量 2.2.1 质谱计的基本原理、测量要素与方法 2.2.2 星载加速度计测量热层大气密度的方法 2.2.3 压力规的基本原理、测量要素与方法 2.3 大气密度遥感探测 2.3.1 天基遥感探测 2.3.2 地基遥感探测 第3章 热层大气模式 3.1 物理模式 3.1.1 物理模式基本建模思想 3.1.2 物理模式的发展趋势 3.1.3 常用物理模式介绍 3.2 经验模式 3.2.1 经验模式建模数据与建模方法 3.2.2 常用经验模式介绍 3.2.3 常用模式的精度评估 第4章 热层大气对低轨航天器轨道的影响分析 4.1 大气密度影响航天器轨道的基本原理 4.2 磁暴期间热层密度变化引起的卫星轨道扰动 4.2.1 个例分析 4.2.2 统计分析 4.2.3 暴时热层密度与轨道的数学关系 4.3 阻力系数计算方法 4.3.1 自由分子流气面作用原理 4.3.2 常用阻力系数计算方法 4.3.3 典型卫星的阻力系数变化特征 4.4 大气阻力计算误差对轨道预报的影响 4.4.1 大气密度模式或大气阻力系数误差对轨道预报的影响 4.4.2 空间环境参数误差对轨道预报的影响 4.4.3 大气阻力加速度误差变化对轨道预报的影响