【菜科解读】

太阳上的冕洞，SDO / AIA。

（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（作者：斯科尔科沃科技学院）：斯科尔科沃科学技术研究所（俄罗斯）的科学家与莱布尼茨天体物理研究所（德国），格拉茨大学和Kanzelhöhe天文台（奥地利），萨格勒布大学和萨格勒布天文台（克罗地亚）的同事一起开发了一种直接从太阳观测中预测地磁暴的方法。

这些结果使得有可能将提前预警时间从几小时增加到几天，并保护太空和地球上工程系统的运行免受空间天气的影响。

该研究发表在皇家天文学会的月刊上。

太阳风是电子、质子和氦原子核的流，永久地从太阳吹来，沐浴着地球和太阳系的所有行星。

高速太阳风流起源于太阳上的日冕洞——太阳日冕中具有低密度等离子体的黑暗区域，磁场线自由地进入行星际空间，电离的原子和电子沿着它逃逸到行星际空间，在日冕中留下一个“洞”。

当快速的太阳风赶上并与由日冕的“平静”部分产生的更密集的慢速太阳风碰撞时，它会导致形成一个称为共转相互作用区域的巨型结构，它随太阳旋转。

在几天内到达地球轨道，它会引起地磁风暴和极光。

由于日冕洞可以在一次太阳自转中重新出现在我们面前，来自日冕洞的快速太阳风会导致反复出现的地磁风暴和极光，每27天重复一次。

太阳风从太阳到地球的传播时间大致在一到五天之间，这为预警创造了一个自然的提前期。

然而，行星际扰动的磁性结构，特别是驱动风暴的行星际磁场的向南部分，目前无法从太阳观测中确定，这极大地限制了提前几天预测风暴的可能性。

目前的地磁风暴预测方法主要受到基于对靠近地球的拉格朗日点L1的太阳风和行星际磁场的测量的短期预报的限制，提前时间为数小时。

一个国际科学家小组解决了空间天气应用的一个非常重要的问题 - 高速太阳风流引起的地磁风暴是否可以直接从太阳观测中预测 - 并提出了利用来自太阳日冕洞的信息进行地磁风暴预测的新颖而成功的尝试。

这些结果使预测的准备时间从几小时延长到几天，这对于近地环境和其他空间天气应用中的空间天气条件预警非常重要。

“我们建立了卫星图像得出的太阳日冕洞区域与L1太阳风速之间的经验关系;太阳光球遥感磁场图与L1原位测量之间;以及冕洞区域，太阳相应磁场和地磁指数之间，“该研究的第一作者Simona Nitti说，她是Skoltech硕士毕业生，目前正在英国莱斯特大学攻读博士学位。

“我们发现，从太阳传播到地球的冕洞磁场在80%以上的情况下被保留下来。

这为使用来自太阳观测的磁场而不是L1的磁场提供了可能性。

此外，为了改进预测，我们将行星际磁场向南分量的季节性变化纳入了地磁活动的预测模型。

“我们的研究代表了模拟地磁活动和解释观测到的地磁活动指数变化的一大步。

我们认为向南的行星际磁场（IMF）是地磁活动的重要驱动力。

由于这个磁场分量Bs在被IMF极性分开时显示出一对眼镜图案：当IMF指向/远离太阳时，磁场在春季/秋季增强，在秋季/春季减少，我们将这种形式纳入我们的预测模型中。

由于我们已经使用了有关冕孔的信息，并且每个日冕孔都具有一定的极性，因此对于给定的极性使用适当的Bs模式至关重要，“研究合著者Mario Bandić博士说。

“通过这种方式，我们打破了将地磁指数中的变化解释为'罗素-麦克弗伦效应'的常见做法，并考虑了卫星数据所揭示的由极性分隔的B的形式。

来自 Russell-McPherron 模型的 B 的极性场在一年中的一半时间是未定义的：对于指向太阳的 IMF，B 在秋季为零，对于指向远离太阳的 IMF，B 在春季为零。

以极性场的实际形式作为输入，使我们能够获得相当准确和可靠的预测模型。

“地磁风暴的强度取决于太阳风的性质以及太阳风拖到行星际空间的'冻结'太阳磁场。

然而，太阳风和任何风一样，是反复无常和不稳定的，这使得预测其特性具有挑战性，“Skoltech数字工程中心副教授，研究合著者Tatiana Podladchikova说。

“我们基于使用来自太阳冕洞的信息的方法为直接来自太阳观测的地磁风暴预测开辟了新的篇章，将预测的准备时间从几小时延长到几天，这对于保护太空和地面基础设施以及推进太空探索至关重要。

无论风暴如何肆虐，我们都祝愿太空中的每个人都有好天气。

智能移动电源：集成太阳能光伏、直流输入和备用锂离子电池

这款新设计将关键功能整合到紧凑的外形尺寸中，使之更适合商业应用，同时保持稳健的性能并拥有智能电源管理系统。

引言 随着便携式电子产品需求的持续增长，开发更高效、更轻便的电源管理系统已成为行业刚需。

移动电源已成为现代生活中不可或缺的配件，为智能手机、平板电脑和其他USB供电设备提供可靠的备用电源。

我们首先使用评估演示板创建了一种模块化移动电源充电解决方案，用于概念验证。

该原型通过多块演示板堆叠组装而成。

随后，设计演进为单板解决方案，在性能方面得到增强并完成了多项改进。

该解决方案接受多种输入源，例如电池、太阳能或直流适配器，并能智能管理功率流，在给电池充电的同时为负载供电。

本文旨在探讨ADI公司的IC如何在紧凑设计中保持出色性能，实现智能电源路径管理。

文章概述了单板解决方案的设计考量、概念和性能评估，并着重介绍了单板相较于多板概念验证的改进。

设计模块布局 在此布局设计中，我们开发了一种紧凑且简化的架构，以支持两种宽范围输入电压：来自太阳能电池板的电压和来自AC转DC适配器的电压。

电源输入通过LTC4416电源路径控制器和LTC4162电源路径降压充电器进行智能管理。

该配置能够高效地为各种锂离子电池充电，最多支持4S1P电池组配置。

图1.单板设计模块 如图1所示，该系统通过降压-升压开关稳压器LTC3115-1动态调节输出到负载的电压，并确保稳定输出最高5 V、2 A的电源，同时LTC4162会监控电池的电量水平。

器件选择和设计布局 三个主要器件根据设计模块的设置来优化系统性能。

选择这些器件是为了提升系统效率、有效降低功率损耗、节省PCB布局空间，并减少整体成本。

其布局示意图参见图2。

图2.单板布局示意图 1.利用LTC4416支持双输入源 双输入电源之间的切换可采用基于二极管的简单“或门”配置实现。

然而，这种方法会产生显著的功率损耗，原因是二极管两端存在固有的正向压降，即便使用低压降肖特基二极管依然如此。

LTC4416能够在两个输入源之间实现无缝切换，压降极低，功率损耗大大降低。

该器件通过控制外部P沟道MOSFET来模拟理想二极管，显著降低了导通损耗，从而提升了整体系统效率和可靠性。

LTC4416有六种不同的工作模式。

具体工作模式取决于E1和E2输入引脚的配置，详见数据手册所述。

此设置选择的模式为：V1大于V2，其中E1设置为检测(Sense)，E2设置为0。

这意味着芯片优先使用V1电源。

在这种工作模式下，IC被配置为优先使用V1，可接受15 V到35 V DC的宽输入电压范围，而V2电源由太阳能电池板提供（3.6 V到15 V），用作备用电源。

当V1大于或等于15 V时，E1使V1源成为主要电源，并关闭V2电源，因为V1大于V2。

当V1降至13.4 V时，V2成为主要电源，而V1与输出断开。

只要太阳能电池板的电压在3.6 V到15 V之间，V2就会持续为输出负载供电，直到V1恢复。

V1的恢复点设置为15 V，如图2所示。

V1的故障点和恢复点可通过更改图2中R1、R2和R3的电阻值来修改。

数据手册中提供了如下计算公式： 确定V1后，便可选择V2以保证最佳配置。

如果V1发生故障或不可用，系统会自动切换到V2以维持供电，直至达到恢复点为止（前提是V1 > V2）。

输出电源始终锁定较高电压源，如果V2 > V1，则不会恢复。

2. 智能电源路径管理 在移动电源和某些设备中，电池的使用和充电可能会同时进行。

针对此类应用，实现电源路径充电是理想解决方案。

这种方法通过高效管理系统与电池之间的电力分配，帮助优化电池性能并延长总使用寿命。

系统会智能地管理电源输入，从三个输入源选择一个：AC转DC适配器、太阳能电池板或电池。

AC转DC适配器或太阳能电池板主要用于给电池充电。

如果AC转DC适配器发生故障，并且太阳能电池板电压降至最低值以下，则系统会自动切换到已充电的备用电池来为负载供电。

来自LTC4416电源路径的输出馈入LTC4162-L，后者支持最高35 V的输入电压。

即使电池电量耗尽或无电池，LTC4162-L也能立即工作。

它集成了最大功率点跟踪(MPPT)功能，可提升太阳能转换效率。

在明亮阳光下，太阳能电池板工作在两个区域：低阻抗时维持恒定电压，高阻抗时维持恒定电流。

这种行为可确保设备在较低阻抗（例如较高电压区域）下工作时，控制环路也能保持稳定。

然而，该IC使用输入电压来寻找MPPT，故太阳能电池板电压会因较高阻抗（例如较低电压区域）而下降，使得控制环路变得不稳定。

在设计中，太阳能电池板输入工作在高阻抗状态(

科学家使用特殊方法首次探测“超级地球”表面，结果很离谱

科学家称，韦布太空望远镜的观测结果显示，一颗所谓的“超级地球”其表面看起来实际上可能与水星更为相似。

NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Carnegie Institution of Washington LHS 3844 b是一颗比地球大30%的系外行星，也是一颗所谓的“超级地球”。

近日天文学家动用韦布望远镜，对这个距离我们约50光年的行星进行了首次表面热特征分析。

与以往进行的大气研究不同，这是人类首次对系外行星的表面进行直接分析。

分析结果出人意料，这个“超级地球”几乎毫无地球特色。

LHS 3844 b是一个拥有深色表面的荒芜世界，没有大气。

在某种程度上和太阳系的水星倒有些相似。

发现于2019年的LHS 3844 b环绕一颗低温红矮星运行，其一年只相当于11个地球日，且已被潮汐锁定——它的一个半球将永远朝向它的恒星，就像月球永远只用它的一个半球朝向地球一样。

因此，它的永昼面温度理论上可达725℃。

来自马克斯･普朗克研究所的Laura Kreidberg等科学家2023年和2024年在LHS 3844 b运行到恒星后方时对其进行了3次观测，他们使用韦布望远镜的中红外探测仪，对恒星炽热昼面产生的红外线进行了测量，并据此对它的表面特征进行了分析。

相关论文发表在今年5月4日的《自然：天文学》上。

通过与地球、月球和火星的已知矿物进行光谱比对，研究人员发现这颗行星的表面与富含硅和花岗岩的地球不同。

在地球上，地壳的形成通常与水推动的地质进程和板块运动有关，这会导致岩石发生循环，并使浅色的矿物上升到地表；

而LHS 3844 b的表面主要由玄武岩构成——玄武岩是一种深色火山岩，富含铁和镁，在月球和水星表面十分常见。

研究人员表示，在这颗行星表面，水十分稀少。

导致这一结果的原因尚不可知。

一种可能的情形是，LHS 3844 b的表面相对年轻，它可能被新近的火山活动重塑过，且还未被微陨石的撞击破坏。

但是此类过程会释放出二氧化碳或二氧化硫，而韦布并未探测到这些气体。

另一种可能是，这颗行星表面覆盖着一层厚厚的深色颗粒物。

这些颗粒物是在辐射和陨石撞击下，并且经历了漫长的岁月之后形成的——与月球或水星表面的情况相似。

如果没有大气层保护，行星表面会特别容易受到这种影响。

这一过程被称为“空间风化（space weathering）”，它会导致岩石分解，并使其颜色变得越来越深。

而这种情形需要行星表面在较长时间内保持地质稳定。

研究人员计划未来使用韦布进一步判断LHS 3844 b的表面特性，比如其表面岩石的状态是否相对完整，还是已经松散和风化。

参考 Astronomers Explore the Surface Composition of a Nearby Super-Earth https://www.cfa.harvard.edu/news/astronomers-explore-surface-composition-nearby-super-earth The dark and featureless surface of rocky exoplanet LHS 3844 b from JWST mid-infrared spectroscopy