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我校牵头承担的国家“973计划”项目验收结果获得优秀
时间:2019-10-12 点击:
【题记】
       日前,科技部发布了《关于国家重点基础研究发展计划(含重大科学研究计划 )2018年结题项目验收结果的通知》(国科发基〔2019〕308号),完成了国家重点基础研究发展计划(973计划) 2014年立项的167个项目的结题验收,其中51个项目验收结果为“优秀”。《通知》指出,信息领域共12个项目通过验收,仅2项“优秀”。其中由我校牵头承担的973计划项目《临近空间高速飞行器等离子体鞘套信息传输理论》(No.2014CB340200)验收结果获得“优秀”。是信息领域仅有的两项优秀项目之一。
【正文】
       进入航天发展新时代,开发利用临近空间成为国际上战略争夺制高点。临近空间高速飞行器飞行过程中形成的等离子鞘套是一种特殊的电磁环境,导致飞行器测控、导航和通信的长时间中断,即所谓“黑障”现象,是困扰航天领域几十年的难题。实现等离子鞘套下的可靠信息传输,成为了发展临近空间飞行器需首要解决的瓶颈问题之一,也是当前国内外的研究前沿。

 

图:973项目课题验收会议
 
       我校牵头承担的该973项目,面向国家发展临近空间高速飞行器重大需求,从制约通信能力的源头着手,探索等离子鞘套特性及其与电磁波的相互作用机理,研究等离子鞘套下信息传输理论与方法,为构建临近空间高速飞行器测控、导航和通信的信息支撑体系奠定理论基础。五年来,西安电子科技大学与多家参研单位紧密协作,在首席科学家吕跃广院士、专家组、顾问组组长包为民院士的带领下,面对这样一个世界性难题,一步一步攻坚克难,取得了重要的研究进展和一批原创性的成果。
 

图:开展了多次跨课题、多学科的大型联合实验
 
       通过本项目的研究,实现了临界黑障区“通得好”、严重黑障区“通得了”的两大总体目标。取得的重要进展包括:
(1)揭示等离子鞘套动态特性形成机理、与电磁波的相互作用机理;发展了针对随机动态鞘套的电波传播计算的方法。
(2)建立了等离子鞘套信道模型及其物理模拟实验方法。从多时间尺度电波传播特性出发,建立了动态等离子体鞘套传输模型,研制了动态鞘套物理模拟实验系统。学术界对“等离子体鞘套信道”的概念定义、参数特性、建模方法的最早三篇论文,均由本项目提出。
(3)发现了一种能够在严重黑障条件下进行信息传输的电磁新机理。在低频近场条件下,磁场分量能够有效穿透高密度的等离子体鞘层,从而进行信息传递。该效应被多种实验手段证实,将为严重黑障条件下连续通信提供一条新的途径。
(4)提出了适应动态信道的协同通信架构与扩维通信方法。针对等离子体鞘套信道的特点,在通信架构中引入了介质测量、快变统计特性估计等新机制,形成介质物理测量与信号处理协同的新架构,提出利用能量时频图案传递信息的新方法。经过实验验证,抗动态电子密度能力提高1个量级以上。
(5)形成了一套动态等离子体鞘套综合模拟与电磁实验技术体系。模拟涵盖了静态、动态、形态到流态的鞘套模拟能力;实验涵盖了从电磁场、电磁波、到信道和通信的全方位实验能力。凝练一支具有国际前沿水平的研究队伍,牵引了重大科学仪器研制和建设项目,在国内率先建成了“高速目标等离子鞘套模拟及电磁科学研究”实验基地。

 


图: 973项目成果、国家《高超丛书》工程首批出版的三部专著


图:等离子体鞘套综合模拟与电磁实验技术体系
 
【解读】
       家重点基础研究发展计划(973计划)于1997年由国家科技领导小组批准设立,旨在解决国家战略需求中的重大科学问题,是提升我国基础研究创新能力的重要科技计划,也是科技部部署的最高级别的基础研究计划之一。973计划自设立以来,围绕能源、信息、农业、资源环境、人口与健康、材料、综合交叉与重要科学前沿等领域的重大关键问题部署了一大批项目,显著提升了中国基础研究的创新能力和服务于国家需求的能力,一批原始性创新成果在国际学术界产生重要影响,许多研究成果已在国家其他科技计划和行业发展规划中发挥重要作用,彰显科技对我国经济、社会发展的引领作用。2016年,国家将973计划、863计划、国家科技支撑计划等国家级部级科技项目统一整合为国家重点研发计划。