威海天文台1米望远镜天体测量试验

利用威海天文台1米望远镜观测了2009年10月7日晚的疏散星团M39.观测过程中使用了I滤光片,并将CCD绕光轴旋转90°分别成像.使用最新的UCAC3星表和Platais的自行星表归算表明,该望远镜具有良好的天体测量性能,最好的单次位置测量精度达到了4～5 milli-arcsec.此外,观测资料还发现UCAC3星表具有明显的自行不准确性,证实了文献[14]的最新发现.     

美航天飞机将发射天体望远镜

美航宇局(NASA)在哥伦比亚号航天飞机的第35次任务飞行时搭载天体望远镜“ASTRO”,以实施轨道观测。ASTRO与卫星型的“哈勃”空间望远镜不同,它是一个从航天飞机货物舱进行天体观测的望远镜设施。它主要在紫外线和X射线照射不到的地面区域进行观测。     

观天巨眼400年系列之十三(上)一代天骄哈勃空间望远镜

人类自从进入空间时代以来,天文学家就梦想把望远镜送到太空中去观察宇宙,因为浓密的大气层是天文学家观测研究宇宙天体的一大障碍。有一位科学家描绘得很形象,他说:“在地面上观测恒星是很费劲的,就像从湖底去看飞鸟一样困难。”地球大气对天文观测的影响主要有两个方面:第一,大气对光有衍射效应,一个点光源经过大气以后会变成一个衍射斑,比如用地面望远镜不可能把一对近距双星分辨清楚,这就是大气衍射效应造成的,这大大降低了地面望远镜的     

从未消失的月球神秘现象

现在，我们列举一些人类技术到达，月球后观测到的月球神秘现象。1964年6月31日。美国“探测者-7”号望远镜落入“知识海”。这天，巴尔特列特发现了阿里斯塔克环形山中有些发蓝（微粒尘埃云的迹象）。     

微光相机

〔据西德英文版《道尔尼邮报》1979年3月号报道〕微光相机是美国航宇局的空间望远镜观测极微弱宇宙物体用的科学仪器。1983年空间望远镜将用航天飞机发射到距地面500—600公里高的地球轨道上。在这样的高度上执行观测任务时,可以不受大气干扰。由于航天飞机载人,所以必要时能在轨道上对该装置进行维修或更换科学仪器。望远镜还能由航天飞机在空间捕获,然后送回到地面。     

月亮表面做镜子

这个斑驳的景观显示的是第谷陨石坑，它是月球上看起起来最极端的地方之一。然而，天文学家使用美国航空航天局的哈勃空间望远镜并不是为了研究第谷，这张图像是为6月5日-6日观察金星穿过太阳表面的凌日现象做准备的。哈勃空间望远镜不能直接观察太阳，因此天文学家计划把望远镜定位在月球，用月球作为镜子去捕获反射的太阳光，并且隔离穿过金星大气层的小部分光线。这少量的光线包含行星大气层组成的信息。     

俄月球-全球等探测任务中的无线电科学试验

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。     

月球的未来

早在50年前出版的《星际飞行》一书中,阿瑟C·克拉克曾预言道:“建立能自给自足的月球殖民地或前哨站是一个迷人的技术话题,但在我们对这颗卫星的资源情况有更深入的了解之前,谈论这一话题还为时尚早。” 殖民月球为哪般? 开发月球可为我们带来什么?花巨资建设月球殖民地是否值得?在克拉克眼里,月球对人类最重要的价值在于它可以作为天文观测台和前往其它行星的跳板。月球不仅仅是光学望远镜的理想架设地点,还是对空间进行全波探测研究以及探测和跟踪近地小行星的理想场所。而人类如果能在月球     

月球:我们的近邻

自从 1609年伽利略从望远镜中观测月球表面以来，许多天文学家和业余爱好者都曾目击到月面上闪光点的移动、雾状物的涌出、气体的喷发，以及火山口和在 50年间就改变得面目全非的月面地貌。这些现象与我们历来所认为的月球是一个真空的死寂世界，毫无相同之处。由于到目前为止，这些现象究竟是怎么回事、缘何发生，还不能做出确切的判断，所以月球并没有成为广泛议论的话题。很多学者认为，在月面观测到的异常现象无论如何不能归于自然现象；而且即使是自然现象，那么也不应当在我们已知的月球自然条件下发生。这到底是怎么回事呢 ?如果不是…     

日本研制红外线天体望远镜

日本文部省的宇宙科学研究所和通产省,现正共同研制用于搭载在从事无人空间实验和观测的自由飞行器(SFU)上的“红外线天体望远镜”。预计1992年第一次发射时搭载它。设计在今年底结束,1988年计划着手工程模型(EM)设计。宇宙所研究的红外线天体望远镜是一个直径20厘米的小型望远镜。灵敏度好,其能力可望相当于地面直径为2米级的红外线天体望远镜。它在太空中的环境与地面截然不同,既不存在吸收红外线的水蒸汽和二     

月面着陆起飞试验技术研究

可靠、安全地实现月面软着陆及月面起飞是完成月面探测任务的基本条件,也是探测器研制的一项关键技术,需要开展地面验证试验。地面环境与月面有较大的差异,探测器在地面的工作特性也与实际过程不尽相同,地面试验的设计及实施有较大的难度。分析了探测器月面着陆起飞的设计要点和地面试验的关键因素,指出了当前试验技术存在的缺陷,在此基础上提出了一种利用探测器自身动力实现月面着陆和起飞的验证方案,通过动力学仿真验证了试验实施的可行性,并对方案的拓展应用价值进行了展望,相关内容可为后续我国月球及其他行星表面探测器的研制提供借鉴。     

月尘环境效应及地面模拟技术

介绍了月球尘的特点及其对探月活动的影响。在分析月球尘环境及其对月面探测器污染、磨损、阻塞、静电效应的基础上,对月球尘环境模拟技术、月球尘扬尘及其运动学和动力学规律、月球尘效应防护及试验评价方法等研究方向和重点提出了一些初步看法。针对研究内容的需求,梳理出一台完整的月球尘地面模拟试验设备应具备真空、温度、太阳风、太阳紫外、月球尘、月面电场、月面磁场等环境因素。在此基础上,设计了一种月球尘地面模拟试验装置方案,并对月球尘环境效应试验方法进行了初步讨论。为月球探测后期任务条件保障建设及相关研究工作提供参考。     

月球着陆器着陆安全分析方法

月球着陆器软着陆地点选择及安全着陆实现是探月二期的关键问题.采用不考虑着陆器着陆过程中发动机控制、着陆姿态控制和动力学性能,在计算机上依据低精度月面数据和已有月面典型地形特征分布/形状模型仿真生成高精度着陆区域;根据着陆器的结构尺寸和着陆安全要求对每个安全参数进行计算、比较、判断得到单次着陆安全性,利用蒙特卡洛方法计算多次在仿真地形上的着陆安全概率.试验结果表明:采用这种方法时,着陆器的结构尺寸相同分析结果才有意义.在计算机上仿真生成着陆区域、设置着陆器结构尺寸和安全参数,使其可以用于地面系统的仿真实验,也可在月面软着陆过程中实时分析选定区域的着陆安全概率.     

“嫦娥3号”月面探测器同波束干涉测量系统的设计与实现

为了提高"嫦娥3号"探测器(着陆器和巡视器)的相对定位精度,针对两器信标实际设置情况,设计了同波束干涉测量(same-beam interferometry,SBI)观测方案。利用着陆器和巡视器星地对接数据分析检验了由差分群时延解算含微小系统差的差分相时延的方法,给出了甚长基线干涉测量(very long baseline interferometry,VLBI)和同波束干涉测量模型及月面定位方法,并仿真分析了巡视器的相对定位精度。最终,把研究的方法实际应用于"嫦娥3号"巡视器的精密相对定位。结果表明,利用1h左右的连续观测弧段的着陆器数传信号以及巡视器数传信号(或遥测信号),采用事后处理方式,得到了随机误差约1ps的差分相时延数据。利用此数据,把"嫦娥3号"探测器的相对定位精度提高至1m左右。     

地月空间信息网络链路分配算法研究

在设计拓扑时,如何分配每颗卫星上有限的通信终端建立通信链路,构建一个性能良好的网络拓扑,成为了一个重要的研究问题。以平均月球中继卫星到地面站路径距离最小为优化目标,以卫星携带的通信终端数目、月球中继卫星与地面站的连通性为约束条件,提出了基于竞争决策思想的链路分配算法(Link Assignment Algorithm based on Competitive Decision, LAA-CD)和基于模拟退火法的链路分配算法(Link Assignment Algorithm based on Simulated Annealing,LAA-SA),并与贪婪算法进行对比。仿真结果表明,LAA-CD和LAA-SA算法下所得拓扑的平均月球中继卫星到地面站距离均小于贪婪算法,且LAA-CD算法能够有效降低算法的时间复杂度。进一步对比了两种星座,发现相比拉格朗日轨道卫星星座,在月球极轨道卫星星座下所得拓扑具有更小的平均距离,为空间信息网络分配提供技术支撑。     

月球着陆器软着陆冲击仿真

为提高分析月球着陆器软着陆有效载荷着陆冲击响应的准确性,提出一种基于瞬态动力学的着陆器有效载荷软着陆冲击响应分析方法.根据着陆器全机结构柔性和月壤柔性对有效载荷着陆冲击响应的影响,参照某型着陆器,于MSC.PATRAN环境中建立着陆器全机柔性体模型及月壤柔性体模型,运用瞬态动力学仿真软件MSC.DYTRAN对着陆器软着陆有效载荷着陆冲击响应特性进行了仿真研究.仿真结果与试验结果具有一定的一致性.研究结果表明:使用该方法分析着陆器软着陆有效载荷的着陆冲击响应是准确有效的,能够比较逼真地模拟月球着陆器实际着陆工况.     

Proposal of application of same beam VLBI measurements in precision orbit determination of lunar orbiter and return capsule and lunar gravity field simulation in Chang’E-3 mission

High accuracy differenced phase delay can be obtained by observing multiple point frequencies of two spacecraft using the same beam Very Long Baseline Interferometry (VLBI) technology. Its contribution in lunar spacecraft precision orbit determination has been performed during the Japanese lunar exploration mission SELENE. In consideration that there will be an orbiter and a return capsule flying around the moon during the Chinese lunar exploration future mission Chang’E-3, the contributions of the same beam VLBI in spacecraft precision orbit determination and lunar gravity field solution have been investigated. Our results show that the accuracy of precision orbit determination can be improved more than one order of magnitude after including the same beam VLBI measurements. There are significant improvements in accuracy of low and medium degree coefficients of lunar gravity field model obtained from combination of two way range and Doppler and the same beam VLBI measurements than the one that only uses two way range and Doppler data, and the accuracy of precision orbit determination can reach meter level.     

月球轨道交会对接任务辅助预报系统设计与验证

针对月球轨道自主交会对接制导、导航与控制(GNC)系统任务特点,设计一种基于人机协同框架的月球轨道自主交会对接过程辅助预报系统.该系统包括利用机器学习方法构建交会对接安全性规则知识库和安全性辅助预报两个部分.首先,在地面半物理仿真试验环境中,对导航监视相机拍摄的图像进行特征提取和匹配,利用图像特征与交会对接偏差组成训练样本对,用决策树方法构建安全性规则知识库.然后,利用安全性规则知识库,根据交会对接飞行过程中监视相机拍摄的当前状态的图像预报交会对接后续过程的安全性,给出成功的概率.通过地面半物理实验表明,该系统能够提升飞行控制过程中的智能化水平,有效协助地面飞行控制人员进行数据监视与任务决策.     

载人月球极地探测定点返回轨道设计

针对载人月球极地探测任务，对定点返回轨道优化设计问题进行了研究。根据月球极地轨道的特性，介绍了三种返回轨道机动方案。结合三脉冲变轨方案，采用了从初步计算到精确计算的串行求解策略，对定点返回轨道进行优化设计。初步计算阶段，建立了基于近月点伪参数的三段二体拼接模型，将三脉冲机动段与月球逃逸段解耦，求解轨道初值；精确计算阶段，提出了两段拼接方法，分别进行逆向和正向高精度数值积分。经过仿真测试，验证了该策略求解的有效性和准确性。最后，通过大量的仿真计算，分析了定点返回轨道的特性。研究结论对未来载人月球极地探测定点返回轨道方案的设计具有重要的参考价值。     

“嫦娥4号”月球背面软着陆任务设计

介绍了"嫦娥4号"月球背面软着陆任务设计方案。着陆区初步选定为月球背面南极–艾特肯(South PoleAitken,SPA)盆地内的冯·卡门(Von Kármán)撞击坑内。采用中继星实现着陆器和巡视器的对地通信,并选择环绕地月拉格朗日L2点的halo轨道作为其使命轨道。采用CZ-4C火箭和CZ-3B火箭,分别完成中继星和着陆器–巡视器组合体的发射。两器一星上共配置了6台国内研制科学载荷和3台国际合作科学载荷,开展以低频射电天文观测、巡视区形貌、矿物组份及浅层结构为主的科学探测。此外,还搭载了2颗月球轨道编队飞行微卫星、月面微型生态圈和大孔径激光角反射镜,分别开展超长波天文干涉测量试验、月面生态系统试验和超过地月距离的激光测距试验。通过创新设计顶层任务,充分继承成熟技术和产品,增加中继通信功能模块,开放资源引入高性能载荷和搭载项目,将实现一次低成本、短周期、大开放、高效益的月球探测任务。