2014年 第1卷 第3期
2014, 1(3): 164-174.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.001
摘要:
月球尽管被作为类地行星演化的最终形态的代表,被认为在25亿年前已经完全冷却,根据阿波罗时代以来、特别是近十余年的月球轨道器和着陆器获得的关于月球构造、火成活动、月震和内部结构等多种证据,表明月球从深层内部到表面仍然活跃,尚未彻底冷却“死亡”。这将完全改变人们关于月球演化历史和状态的观念。
月球尽管被作为类地行星演化的最终形态的代表,被认为在25亿年前已经完全冷却,根据阿波罗时代以来、特别是近十余年的月球轨道器和着陆器获得的关于月球构造、火成活动、月震和内部结构等多种证据,表明月球从深层内部到表面仍然活跃,尚未彻底冷却“死亡”。这将完全改变人们关于月球演化历史和状态的观念。
2014, 1(3): 175-180.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.002
摘要:
着重于寻找月核证据并将月核模型引入月球天平动理论中,探讨如何将多种空间探测技术应用于毫角秒精度的月球天平动观测,进而测定液态和固态月核参量。通过讨论多层月球的月球物理参数、流体核的几何与动力学椭率、松散黏滞的月幔,可获得月球相关详细信息与参量,这些参量对评估多层结构的月球自由天平动很重要。物理天平动的解析理论还可应用于未来多种月球工作中,期望在近代月球科学研究基础上能有进一步发展。
着重于寻找月核证据并将月核模型引入月球天平动理论中,探讨如何将多种空间探测技术应用于毫角秒精度的月球天平动观测,进而测定液态和固态月核参量。通过讨论多层月球的月球物理参数、流体核的几何与动力学椭率、松散黏滞的月幔,可获得月球相关详细信息与参量,这些参量对评估多层结构的月球自由天平动很重要。物理天平动的解析理论还可应用于未来多种月球工作中,期望在近代月球科学研究基础上能有进一步发展。
2014, 1(3): 181-191.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.003
摘要:
俄罗斯航天局正在规划和推进新的月球探测计划,包括月球资源和月球全球探测任务,它们搭载了3个无线电科学载荷:2个无线电信标机分别安装在2个着陆器上,1个Ka波段接收机安装在月球全球轨道器上。信标机发射频率为8.4GHz和32GHz。8.4GHz的微波信号将被发回地球,利用地面VLBI监测网对信号进行测量,其结果可用于精密的天体力学观测及导航,还能用于月球天平动研究;32GHz信号将用于定轨和月球重力场研究。Ka波段信号天线轴指向着陆区天顶方向,信号由轨道器接收。本文基于对Ka波段信号多普勒频移的精确测量,通过研究着陆区附近重力场的微小变化(约3~5mGal精度),探讨月球重力场的不均匀性,其测量数据的空间分辨率约为20km。
俄罗斯航天局正在规划和推进新的月球探测计划,包括月球资源和月球全球探测任务,它们搭载了3个无线电科学载荷:2个无线电信标机分别安装在2个着陆器上,1个Ka波段接收机安装在月球全球轨道器上。信标机发射频率为8.4GHz和32GHz。8.4GHz的微波信号将被发回地球,利用地面VLBI监测网对信号进行测量,其结果可用于精密的天体力学观测及导航,还能用于月球天平动研究;32GHz信号将用于定轨和月球重力场研究。Ka波段信号天线轴指向着陆区天顶方向,信号由轨道器接收。本文基于对Ka波段信号多普勒频移的精确测量,通过研究着陆区附近重力场的微小变化(约3~5mGal精度),探讨月球重力场的不均匀性,其测量数据的空间分辨率约为20km。
2014, 1(3): 187-191.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.004
摘要:
空间探测需要越来越高精度的观测和历表支持。俄罗斯科学院应用天文研究所研发了满足精度要求的月球历表EPM-ERA,它与同期的法国INPOP历表和美国DE历表比较,精度方面有微小差距。分析了进一步提高历表精度的方法。然而EPM-ERA仅仅依赖于法国和美国台站提供的月球激光测距LLR 数据,为了克服这个限制,应用天文研究所在推进俄罗斯西伯利亚阿尔塔伊LLR 地面站的重建任务,以改善LLR 测站分布的几何构型。俄罗斯的月球全球和月球资源探月计划为改进月球历表提供了机会,参与了多次国际深空探测的俄罗斯VLBI网“QUASAR”也将参与这些俄罗斯月球探测计划的精密测轨跟踪。
空间探测需要越来越高精度的观测和历表支持。俄罗斯科学院应用天文研究所研发了满足精度要求的月球历表EPM-ERA,它与同期的法国INPOP历表和美国DE历表比较,精度方面有微小差距。分析了进一步提高历表精度的方法。然而EPM-ERA仅仅依赖于法国和美国台站提供的月球激光测距LLR 数据,为了克服这个限制,应用天文研究所在推进俄罗斯西伯利亚阿尔塔伊LLR 地面站的重建任务,以改善LLR 测站分布的几何构型。俄罗斯的月球全球和月球资源探月计划为改进月球历表提供了机会,参与了多次国际深空探测的俄罗斯VLBI网“QUASAR”也将参与这些俄罗斯月球探测计划的精密测轨跟踪。
2014, 1(3): 192-199.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.005
摘要:
在“嫦娥1/2/3号”系列探测任务中开展了行星无线电科学探测实验,这些工作包括:使用天文VLBI技术对探测器进行工程和科学测轨、定位观测,开环和闭环测速测距观测,基于微波观测重构和优化月球重力场模型,通过重力异常揭示质量瘤和撞击盆地。星载或器载主/被动雷达设备还用于探测月壤和月球内部结构。在“嫦娥2号”任务中,实现了对拉格朗日平动点利萨如轨道飞行的测控,以及对图塔蒂斯小行星的飞掠探测。在“嫦娥3号”任务中,实现了多通道开环3向相位测距和多普勒测速技术。该月球无线电相位测距技术LRPR作为一种新的空间测量技术,可以用于测定台站的位置、潮汐、星体的自转特性。还可以与月球激光测距技术LLR融合,监测月球动力学运动变化,并有潜力用于未来的火星探测任务。
在“嫦娥1/2/3号”系列探测任务中开展了行星无线电科学探测实验,这些工作包括:使用天文VLBI技术对探测器进行工程和科学测轨、定位观测,开环和闭环测速测距观测,基于微波观测重构和优化月球重力场模型,通过重力异常揭示质量瘤和撞击盆地。星载或器载主/被动雷达设备还用于探测月壤和月球内部结构。在“嫦娥2号”任务中,实现了对拉格朗日平动点利萨如轨道飞行的测控,以及对图塔蒂斯小行星的飞掠探测。在“嫦娥3号”任务中,实现了多通道开环3向相位测距和多普勒测速技术。该月球无线电相位测距技术LRPR作为一种新的空间测量技术,可以用于测定台站的位置、潮汐、星体的自转特性。还可以与月球激光测距技术LLR融合,监测月球动力学运动变化,并有潜力用于未来的火星探测任务。
2014, 1(3): 200-204.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.006
摘要:
使用面包板模型和仿真方法,在实验室内研究月球指向就位测量望远镜(ILOM)的基本特征,如望远镜星像中心点位置精度、温度效应、倾斜以及地面震动的影响。使用这个技术预期在月球表面观测月球自转时可以达到1ms的精度。将在地面上开展测试验证观测以全面评价达到优于0.1″观测精度目标所需条件和特征。
使用面包板模型和仿真方法,在实验室内研究月球指向就位测量望远镜(ILOM)的基本特征,如望远镜星像中心点位置精度、温度效应、倾斜以及地面震动的影响。使用这个技术预期在月球表面观测月球自转时可以达到1ms的精度。将在地面上开展测试验证观测以全面评价达到优于0.1″观测精度目标所需条件和特征。
2014, 1(3): 205-209.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.007
摘要:
根据JPL/NASA发布的月球行星历表DE430/LE430提供的月球物理参数,计算了月球主转动惯量;使用刚体月球转动微分方程获得的月球物理天平动解析关系式,计算了不同分层模型的月球自由天平动三个模式的频率及周期,比较并讨论了不同的解析结果;在此基础上,评估了月球受迫天平动一个模式的幅度。
根据JPL/NASA发布的月球行星历表DE430/LE430提供的月球物理参数,计算了月球主转动惯量;使用刚体月球转动微分方程获得的月球物理天平动解析关系式,计算了不同分层模型的月球自由天平动三个模式的频率及周期,比较并讨论了不同的解析结果;在此基础上,评估了月球受迫天平动一个模式的幅度。
2014, 1(3): 210-213.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.008
摘要:
简要介绍了不同太空风化条件下尖晶石的光谱特性,特别是利用Hapke模型计算了不同太空风化条件下尖晶石的二向性反射率分布特征。模拟的结果显示,对M3 数据,可比较0.6μm 和1.9μm 附近的吸收特征;对IIM 数据,则需要先分析太空风化程度,然后比较0.6μm 和0.9μm 附近的吸收特征来判断是否为尖晶石。该结论为选择探月传感器的波段组合识别尖晶石提供了依据,也为应用M3 数据和“嫦娥1号”IIM 数据的尖晶石判别奠定了基础。
简要介绍了不同太空风化条件下尖晶石的光谱特性,特别是利用Hapke模型计算了不同太空风化条件下尖晶石的二向性反射率分布特征。模拟的结果显示,对M3 数据,可比较0.6μm 和1.9μm 附近的吸收特征;对IIM 数据,则需要先分析太空风化程度,然后比较0.6μm 和0.9μm 附近的吸收特征来判断是否为尖晶石。该结论为选择探月传感器的波段组合识别尖晶石提供了依据,也为应用M3 数据和“嫦娥1号”IIM 数据的尖晶石判别奠定了基础。
2014, 1(3): 214-219.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.009
摘要:
根据月壤(FeO+TiO2)含量数据和“嫦娥2号”卫星CELMS数据,对月球东海地区微波辐射特性进行了研究。结果表明,在东海内部(FeO+TiO2)含量较高的地区,其正午和午夜时刻的亮温值都比较高,亮温差值也比较大,但亮温及亮温差值的分布随频率变化呈现不均匀性;Maunder撞击坑的(FeO+TiO2)含量较低,但其低频和高频亮温及亮温差值的表现正好相反;区域F(约10°S/106°W)、G(约5°S/104°W)和以(13°S/103°W)为中心的区域的微波辐射存在明显异常。这些区域的微波辐射特性对研究东海地区的形成演化过程具有重要意义。
根据月壤(FeO+TiO2)含量数据和“嫦娥2号”卫星CELMS数据,对月球东海地区微波辐射特性进行了研究。结果表明,在东海内部(FeO+TiO2)含量较高的地区,其正午和午夜时刻的亮温值都比较高,亮温差值也比较大,但亮温及亮温差值的分布随频率变化呈现不均匀性;Maunder撞击坑的(FeO+TiO2)含量较低,但其低频和高频亮温及亮温差值的表现正好相反;区域F(约10°S/106°W)、G(约5°S/104°W)和以(13°S/103°W)为中心的区域的微波辐射存在明显异常。这些区域的微波辐射特性对研究东海地区的形成演化过程具有重要意义。
2014, 1(3): 220-225.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.010
摘要:
日本SELENE/KAGUYA探测任务提供了研究月球电离层的机会。采用无线电掩星探测技术和趋势外推算法,消除地球电离层和行星际等离子体的干扰影响,残余的信号相位信息的变化反映了月球电离层的信息,估算出月球周围附近近似对称分布的稀薄电离层中电子总含量(TEC)约为每立方米10-14个。
日本SELENE/KAGUYA探测任务提供了研究月球电离层的机会。采用无线电掩星探测技术和趋势外推算法,消除地球电离层和行星际等离子体的干扰影响,残余的信号相位信息的变化反映了月球电离层的信息,估算出月球周围附近近似对称分布的稀薄电离层中电子总含量(TEC)约为每立方米10-14个。
2014, 1(3): 226-229.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.011
摘要:
差分VLBI(D-VLBI)技术常用于测量航天器相对于参考射电源的角位置,用其跟踪深空航天器可取得足够高的精度。针对深空探测任务中D-VLBI技术的特性,提供了观测时间间隔的设置参考,通过仿真分析,研究了航天器和参考射电源之间的角距离、传播路径上的介质差异等因素及其对观测精度的影响,为后续深空航天器飞行任务的设计提供技术支持。
差分VLBI(D-VLBI)技术常用于测量航天器相对于参考射电源的角位置,用其跟踪深空航天器可取得足够高的精度。针对深空探测任务中D-VLBI技术的特性,提供了观测时间间隔的设置参考,通过仿真分析,研究了航天器和参考射电源之间的角距离、传播路径上的介质差异等因素及其对观测精度的影响,为后续深空航天器飞行任务的设计提供技术支持。
2014, 1(3): 230-235.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.012
摘要:
针对卫星导航所需的高精度地球定向参数(EOP)中的UT1-UTC预报问题,提出了基于双差分LS+AR的UT1-UTC参数预报方法。对UT1-UTC观测数据进行跳秒检测、固体地球带谐潮汐项改正,然后对改正后的UT1-UTC数据进行双差分处理,增强数据平稳性;采用最小二乘拟合(LS)与自回归(AR)分析方法对差分处理后的数据进行分析与预报;对预报结果进行逆差分处理与潮汐项改正外推、跳秒恢复,获取高精度的UT1-UTC预报值。通过与国际EOP_PCC预报结果对比表明,UT1-UTC短期预报精度与EOP_PCC较优的预报精度相当,其中1天UT1-UTC预报精度优于0.03ms,优于EOP_PCC预报结果。介绍了北京航天飞行控制中心的UT1-UTC每日例行预报情况。
针对卫星导航所需的高精度地球定向参数(EOP)中的UT1-UTC预报问题,提出了基于双差分LS+AR的UT1-UTC参数预报方法。对UT1-UTC观测数据进行跳秒检测、固体地球带谐潮汐项改正,然后对改正后的UT1-UTC数据进行双差分处理,增强数据平稳性;采用最小二乘拟合(LS)与自回归(AR)分析方法对差分处理后的数据进行分析与预报;对预报结果进行逆差分处理与潮汐项改正外推、跳秒恢复,获取高精度的UT1-UTC预报值。通过与国际EOP_PCC预报结果对比表明,UT1-UTC短期预报精度与EOP_PCC较优的预报精度相当,其中1天UT1-UTC预报精度优于0.03ms,优于EOP_PCC预报结果。介绍了北京航天飞行控制中心的UT1-UTC每日例行预报情况。
2014, 1(3): 236-240.
doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2014.03.013
摘要:
CE-3号探测器于2013年12月14日成功着陆于月表虹湾区,在预期1年的生存期内,着陆器能够相干转发下行X波段信号。基于这些信号,地面测控天线以及VLBI(verylongbaselineinterferometry,甚长基线干涉测量)天线能够进行距离、速度、载波相位、VLBI时延以及时延率的测量。传统的激光测月技术只能提供距离测量信息,无线电测月技术能够同时提供更丰富的观测量类型,有可能获取优于激光测月技术的科学成果。为了分析LRM(lunarradiomeasurement,无线电测月)可能的贡献,MEKAS(MoonEarthkinematicalanalysissoftware)软件用于支撑无线电测月的数据分析处理,其能够模拟全部观测量类型,具备协方差分析以及CE-3着陆器定位、测站坐标解算等功能。模拟分析表明无线电测月技术在地月球科学方面具有广阔的应用前景。
CE-3号探测器于2013年12月14日成功着陆于月表虹湾区,在预期1年的生存期内,着陆器能够相干转发下行X波段信号。基于这些信号,地面测控天线以及VLBI(verylongbaselineinterferometry,甚长基线干涉测量)天线能够进行距离、速度、载波相位、VLBI时延以及时延率的测量。传统的激光测月技术只能提供距离测量信息,无线电测月技术能够同时提供更丰富的观测量类型,有可能获取优于激光测月技术的科学成果。为了分析LRM(lunarradiomeasurement,无线电测月)可能的贡献,MEKAS(MoonEarthkinematicalanalysissoftware)软件用于支撑无线电测月的数据分析处理,其能够模拟全部观测量类型,具备协方差分析以及CE-3着陆器定位、测站坐标解算等功能。模拟分析表明无线电测月技术在地月球科学方面具有广阔的应用前景。
