月球表面粗糙度的分形表征

文中采用"嫦娥一号"卫星探测器返回的激光高程计的数据,从研究月球表面的分形特征出发,选取月球表面的湿海区域进行研究,通过对激光高度计的原始数据进行处理,并利用SPSS统计软件对这两组数据进行拟合得到最佳的拟合模型。结果指出:1)分维可以作为一个独立的表征参量来表征粗糙表面的平缓程度。2)由拟合结果图可知,对于月球表面的湿海区域,分维与粗糙度存在单调递增关系,即分维值越大,区域表面越粗糙,表面起伏变化也越剧烈;并通过分析得出湿海区域的地形起伏较大。3)通过分维值D与粗糙度之间的关系式,对于某区域的任意一段轮廓,可以通过计算分维值D得出该轮廓的粗糙度值。同样的,对任一粗糙度值,可以求出相应的分维值以及该轮廓的具体纬度值位置。4)对于月球表面的其他区域,同样可以得出他们之间的相关性,从而达到研究月表地貌演化过程的目的。     

“月球坑观测与感知卫星”将撞击月球

2009年6月,“月球坑观测与感知卫星”（LCROSS）将作为次要载荷与“月球勘测轨道器”（LRO）同时发射升空。1概述LRO与LCROSS是美国航空航天局（NASA）多项无人月球探测计划的第1项任务,主要目的是：研究、测绘和了解月球表面的情况,探测未来的潜在月球着陆点;勘察月球极地永久阴影区的水资源,验证“克莱门汀”（Clementine）和“月球勘探者”（LunarProspector）探测器对月球水冰的探测结果,为航天员重返月球作准备。     

月球又将迎来两次"亲吻"——美国的"月球环形山观测和感知卫星"

继2006年9月3日欧空局的斯玛特-1月球探测器成功撞击月球表面之后,2009年美国的"月球环形山观测和感知卫星"将对月球进行2次连续撞击,在月球南极寻找水冰.     

月球的构造格架及其演化差异

根据以GRAIL重力场数据和LOLA地形数据计算的月壳厚度,将月球构造格架初步划分为三个构造单元:主要覆盖月球正面风暴洋区域的月海构造单元、主要覆盖月球背面高地的月陆构造单元以及主要位于南半球背面的南极艾肯盆地构造单元。结合最新的研究成果,对各构造单元上的重大地质事件包括岩浆事件、火山事件和撞击事件分别进行了简单的梳理,结果表明月球不同构造单元的演化事件具有明显的差异。     

月球表面是什么样子?

20世纪,载人航天的成就是人类登上月球、发展航天飞机和建造大型空间站;21世纪,人类太空探索的目标是重返月球和飞向火星。所谓重返月球并不是重复美国阿波罗航天员的登月活动,在月球上停留几个小时或几天,而是将在月球上作长期或永久性停留。要在月球上作长期或永久性停留,就必须建造月球基地。所谓月球基地就是航天员在月面上长期工作和生活的场所,保障航天员在月球恶劣环境中生命安全和身体健康的基本条件。建造月球基地首先要了解月球,特别是月球表面的环境和地形,否则就不可能为月球基地正确选址,也不可能很好完成基地建设和在月球上的…     

利用6S进行月光条件下遥感器信号模拟研究

以太阳为光源的卫星遥感器,可以采用6S或MODTRAN等辐射传输计算软件对其入瞳处的辐亮度进行计算。而在微光或月光条件下,遥感器是对观测目标反射的月亮辐射进行遥感观测,因此在进行辐射传输计算时需要代入月球的辐照度数据。可以利用已公布的月球表面反射率和已知的大气层外太阳辐照度来计算月球辐照度,并对6S辐射传输计算进行适当的修改进行计算。通过对月球辐照度计算原理进行了详细的描述并计算得到了波长在0.250μm~1.500μm范围内的月球表面辐照度,并给出了一个宽波段遥感器的微光动态范围。     

SMART-1"轻吻"月女神

欧洲空间局(ESA)2006年9月3日宣布,欧洲第1个月球探测器——SMART-1．按预定计划于格林尼治时间9月3日05:42: 22(北京时间3日13:42:22),成功击中月球表面46.2°W、34．4°S的位置,当时月球表面出现的一次小闪光,激起大量月球尘埃达到10千米高左右,这也宣告了欧洲空间局历时3年多的探月计划终于成功结束。不     

基于嫦娥一号高能粒子数据的地球磁层屏蔽效应研究

月球绕地球运行轨道约有1/4位于地球磁层内,因此,地球磁层是否会为月球轨道附近高能粒子提供足够的磁场屏蔽对于探索月球活动具有重要影响.嫦娥一号是中国首颗绕月人造卫星,其绕月飞行的工作轨道距离月球表面200 km.通过对嫦娥一号高能粒子探测器(HPD)的探测数据进行分析,比较了当月球位于地球磁层内外6个不同能道(能量范围4～400 MeV)时质子通量的变化,发现当月球位于地球磁层内时,这些能道的质子通量并没有发生显著减少,结果表明地球磁层不能为月球轨道附近高能粒子提供显著的磁屏蔽.     

嫦娥一号卫星太阳风离子探测器离子流量反演太阳风参数与初步结果分析

嫦娥一号卫星(Chang'E-1)上搭载的两台太阳风离子探测器(SWID-A/B)是国际上首次在200 km极月轨道观测等离子体环境的探测仪器.SWID-A/B的科学目标是探测月球附近等离子体与月球的相互作用,获得月球附近的太阳风速度、密度和温度.太阳风离子探测器的观测数据是各能量成分离子流量的直接反映,包含了太阳风离子的速度、密度和温度信息.本文设计了一种利用离子流量数据反演太阳风速度、密度和温度的算法,并通过模拟太阳风离子注入探测器的过程,验证了算法的可行性.对月球附近太阳风离子基本特征的分析研究表明,在太阳活动低年,空间环境扰动水平相对较低时,行星际太阳风运动到月球附近后依然保持着相同的变化趋势;太阳风离子的速度和密度与在上游行星际空间时相近;太阳风离子的温度则比在上游行星际空间时高103 K.     

“嫦娥4号”月球背面着陆区月壳及深部结构特征

深部月壳和月幔物质结构是月球科学探测的关键问题之一。“嫦娥4号”初步将月球背面南极—艾肯（South Pole-Aitken,SPA）盆地内的冯·卡门（Von Kármán）撞击坑作为着陆点,具有重要的科学研究价值。结合月球重力、地形、布格重力、月壳厚度等地球物理数据,综合对冯·卡门撞击坑的月壳及其深部结构特征进行了分析。结果显示：冯·卡门撞击坑重复撞击到南部的冯·卡门M撞击坑上,后者的中央峰具有明显的布格正重力异常和线性的布格重力梯度特征,显示出高密度的幔部物质向上涌起;冯·卡门撞击坑极有可能穿透了该区域的整个月壳,并挖掘出了深部月幔的物质;该区域南部月壳厚度较薄小于5 km,北部平均月壳厚度在15～20 km,月壳平均密度为2 630 kg·m^-3,比背面高地月壳密度高,且平均孔隙度为9%,低于月球的平均孔隙度12%。     

基于LOLA数据的冯·卡门撞击坑太阳辐射研究

冯·卡门（Von Kármán）撞击坑是“嫦娥4号”的候选着陆区之一。基于LOLA高程数据,对当前的月球光照模型做出改进,建立了月表太阳辐射模型,对冯·卡门地区2018年太阳辐射进行了数值模拟分析。结果表明：地形对太阳辐射的影响很大,撞击坑的南部坑壁、中央峰北部以及内部小撞击坑南部坑壁接收的太阳辐射能较多,坑底平原大部分地区接收的太阳辐射能在（0.9~1）×10¹⁰ J/m²之间;不考虑月面坡度时,太阳辐射能量主要受纬度的影响,计算区域的变化范围为（0.87~1.01）×10¹⁰ J/m²。结合月表坡度和光照条件提出了两个候选着陆区（S1区和S2区）：S1区位于坑底南部平原,地势更平缓,日出更早,光照时间更长;S2区位于中央峰西北侧,接收的太阳辐射能量更多。两区全年平均接收的太阳辐射能分别为9.31×10⁹ J/m²和9.65×10⁹ J/m²,7月份光照时间最长,更适宜着陆。     

基于LOLA数据的冯·卡门地区地形特征分析

冯·卡门（Von Kármán）撞击坑位于南极—艾肯（South-Pole Aitken,SPA）盆地西北部,为“嫦娥4号”的预选着陆区。本文基于LRO卫星LOLA数据,分别采用最大平均值法、均方根高程法和盒维数法,得到并分析了冯·卡门地区的坡度、粗糙度和分形维数等地形参数信息。结果表明：冯·卡门撞击坑的海拔低,其中坑底最南部海拔最低,其余地区海拔相对较高;冯·卡门撞击坑内存在很多小的撞击结构;冯·卡门撞击坑平均坡度为1.3°,小于2°的地区约占盆地底部面积的85%;粗糙度值小于20 m的区域占95.1%;整体上有较大的分形维数。上述结果说明冯·卡门撞击坑整体上地形起伏小,结构稳定。统计结果表明：冯·卡门撞击坑南部、东南部及西北部地区都有较小的坡度、粗糙度值和较大的分形维数值,可满足探测器的着陆要求。与“嫦娥3号”着陆区地形的对比表明,冯·卡门撞击坑内部的地形条件要优于“嫦娥3号”着陆区。     

近月空间带电粒子环境——“嫦娥1号”“嫦娥2号”观测结果

“嫦娥1号”（CE-1）、“嫦娥2号”（CE-2）都安装了1台太阳高能粒子探测器（High-energetic ParticlesDetectors,HPD）和2台太阳风离子探测器（Solar Wind Ion Detectors,SWIDs）,进行了月球轨道200 km和100 km空间环境探测,获得了月球轨道空间高能带电粒子（质子、电子和重离子）能谱随时间的演化特征、等离子体与月球相互作用特征以及太阳风离子速度、密度和温度参量。空间环境探测数据分析结果表明：太阳活动低年、空间环境扰动水平相对较低、月球处于太阳风中时,近月空间带电粒子环境的基本特征与行星际空间相比变化不大。CE-1、CE-2在轨运行期间,发现了多起0.1～2 MeV能量电子急剧增加事件,这些事件发生在月球从太阳风运动到磁尾的所有空间区域,其中20%的事件伴随着卫星周围等离子体离子加速。模拟和统计研究表明：能量电子急剧增加使得绕月卫星和月球表面电位大幅下降导致了离子加速现象的发生;能量电子总流量大于10¹¹ cm^-2时,绕月卫星和月球表面充电电位可达负的上千伏。此外,月表溅射与反射太阳风离子、太阳风“拾起”离子等空间环境事件的发现,揭示了太阳风离子和月球存在复杂的相互作用过程。     

嫦娥三号何处安家?

<正>实现着陆器在月球表面软着陆是嫦娥三号此行最为引人注目的一笔,实现这一目标的关键有三个:一是着陆器能否在月面上成功着陆,二是着陆器在哪里着陆,三是着陆器着陆后能否完成科学探测任务。让我们先来看看月球探测软着陆场选择需遵循哪些原则?科学家认为,为了完成月球软着陆探测任务,软着陆区域的选择应该既能满足科学探测的需要,又具有实现可行性。比如,选在月球的背面肯定是不行的,因为非常不便于与地面的通信联系。那么,中国选择探测器软着陆区应该遵循哪些原则呢?     

嫦娥三号着陆区月表辐射特性测算

月球表面辐射特性研究是月球探索的一个重要领域,对于勘测月球表面形态及进行资源勘探等具有重要意义,但是目前在月球表面直接进行近距离测量的数据非常少.本文建立了基于嫦娥三号着陆器地形地貌相机和缓释电机在轨遥测数据研究月球表面辐射特性的方法,初步测算得到嫦娥三号着陆区月球表面的太阳辐射光谱反射率为0.105,发射率为0.866.所得结果能够为进一步空间探测任务提供原始测算数据,以降低设计难度及提高探测能力.      

月球新谜

最近，乌克兰《科学情报》杂志刊登了一篇申请物理学博士学位的论文，部分细节颇有趣味 。作者是哈尔科夫市的一位射电天文学者 A.阿尔希波夫，他使用独创的计算机手段分析了 数万张月球表面图像，发现了 130多处类似人造物的建构。它们有可能是属于古老的外星文 明的产物，也就是说，外星智慧生物曾经造访过月球 !这位学者研究了月球平原地区的照片 (15 000帧图像 )，这些图像是美国国防部和航空航天局于 1994年联合摄制的。 　　阿尔希波夫运用独特的计算机断层和矩阵测量方法来搜寻月球的异常目标，结果在很少 有人研究过的一些地段 (10…     

欧洲探测器成功撞击月球

□□2006年9月3日,欧洲航天局(ESA)宣布,欧洲第1个月球探测器--斯玛特-1(SMART-1)于北京时间3日13:42:22(格林尼治时间9月3日05:42:22),成功击中月球表面(46.2°W,34.4°S),宣告历时3年多的探月计划终于成功结束.不过,在撞击过程中没有观察到此前估计的斯玛特-1在月面多次弹跳的"打水漂"现象.     

月球表面成像模拟获进展

近日，由复旦大学波散射与遥感信息教育部重点实验室金亚秋教授等人主持的一项月球表面地形分析方法研究，受到国家自然科学基金的资助。该研究第一次实现了真实月表参数的有效成像模拟，为月球表面主要特征的提取和识别等提供了一种有效工具。     

新发现

正月球南极陨坑发现神秘霜层目前,美国航空航天局的研究人员使用月球勘测轨道器(LRO)观测到月球南极陨坑中的明亮区域非常寒冷,足以在表面结霜。陨坑中可能存在的霜层温度低于-163℃,该环境下水能够永久保存数百万甚至数十亿年时间。     

月球背面地形对软着陆探测的影响分析

相对于月球正面大面积平坦的月海区域,月球背面地形整体崎岖复杂,因此地形地貌的变化会对探测器的软着陆探测产生一定的影响。从任务设计、着陆器设计和月面工作程序3个方面分析了"嫦娥4号"着陆区南极–艾特肯盆地(South-Pole Aitken Basin,SPA),及其相对于"嫦娥3号"着陆区的变化,主要结论包括:1)着陆区范围缩小,由"嫦娥3号"着陆区经度范围16.4°和纬度范围3°,减小到经度范围约4°和纬度范围约2°;2)动力下降策略更改,动力下降过程主减速段结束后,着陆器由斜向前运动轨迹改为接近垂直向下运动轨迹,同时更改测距敏感器的引入时机;3)提高微波测距测速敏感器信号发射功率和信噪比;4)着陆后需要预测着陆器的光照和测控被地形遮挡的情况,然后制定如休眠或月食模式等相应策略等。通过以上优化设计,"嫦娥4号"任务可适应月球背面地形地貌的变化,有效降低着陆过程和月面工作的风险。