近日，空间中心系统室先进测量技术研究室基于蟹状星云X射线掩星探测技术，利用大气中不同成分X射线截面吸收限的突变性，反演得到了120–250km氮（N）、氧（O）等大气成分的密度。
之前基于X射线掩星反演大气密度的研究中，由于受制于探测器探测能量低能端的限制，采用同一系数实现NRLMSISE-00模型大气密度的修正，大气各成分的比例仍依赖于NRLMSISE-00模型，即不同成分密度反演结果是NRLMSISE-00模型各成分密度等比例调整。该方法可以准确反演总的大气密度，但各成分密度的系数比例仍然依赖NRLMSISE-00模型。为了实现中高层大气密度的各成分测量，研究人员利用不同成分的X射线截面在吸收限处的突变性，不仅可以反演得到总的大气密度，还可以反演N、O等大气成分的密度。
在该研究中，采用马尔科夫链蒙特卡洛（MCMC）算法从模拟测量的能谱中提取得到了成分密度廓线，并将计算结果与标准NRLMSISE -00模型进行了比较。结果表明，在140 –200 km的高度范围内，采用不同系数反演方法得到的大气成分密度可以获得最佳的精度。由于受X射线望远镜有效探测面积的限制，在120–140 km和200–250 km高度区间能谱数据信噪比较差，成分密度反演结果误差变大。相关研究成果已发表在国际学术期刊Remote Sensing上（影响因子IF=5.349）。
Citation: Yu D, Li B*. Simulation Calculation of Element Number Density in the Earth’s Atmosphere Based on X-ray Occultation Sounding. Remote Sensing. 2022; 14(19):4971. https://doi.org/10.3390/rs14194971.
图1：0.25–10 keV能量范围内N，O，Ar元素X射线截面比较
图2： O元素与N元素反演结果与NRLMSISE-00模型密度的对比
（供稿：系统室）
