中国月球探测进展（2011-2020年）

回顾2011至2020年10年来中国月球探测的进展,重点介绍嫦娥三号和嫦娥四号任务工程实施情况以及取得的主要科学探测成果,展望中国月球和行星探测的未来发展.     

模拟月壤研制的初步设想

模拟月壤是月球样品的地球化学复制品,作者总结世界上已有的5种模拟月壤JSC-1,MLS．1,MLS-2,MKS-1和FJS-1的研制过程、方法与基本理化性质,认为系列化模拟月壤研制对中国首次月球探测有重要意义,在此基础上,作者提出系列化模拟月壤研制的基本思路．     

月球背面探测任务多目标协同控制模式设计

月球背面探测需要中继卫星提供中继通信支持,实现地面测控网对月面探测器的控制。为解决月球背面探测任务过程中和环月探测卫星等多个航天器目标的相互控制及其与地面测控网之间的复杂协同控制问题,提出了协同控制关联目标描述方法,明确了控制目标和上行路由的概念和确定原则、上行路由测控网资源分配原则,设计了基于时间窗口的中继测控资源分配方法、多目标协同控制的标称计划模式、遥操作规划模式和上行控制模式。经过\"嫦娥4号\"天地大回路无线联试和\"鹊桥\"中继卫星在轨飞行证明,设计是合理可行的。     

月球中继通信卫星系统发展综述与展望

中继通信是一些月球探测任务中必须解决的关键问题,特别是月球背面和两极地区的着陆和巡视探测任务以及载人登月任务。对国内外月球中继通信卫星的研究和发展情况进行了综述,在对月球中继通信任务需求分析的基础上,从中继通信体制选择、轨道选择等方面对月球中继通信任务的实现途径进行了分析,并对月球中继通信技术的未来发展进行了展望。     

Project “The Moon – 2012+”: Spin-orbital evolution,geophysics and selenodesy of the Moon

The Russian scientific project “The Moon – 2012+” is directed at solving fundamental problems of celestial mechanics, selenodesy and geophysics of the Moon through the pursuance of theoretical research and computer simulations of the following fields.     

月球表面元素含量的定量分析方法

综述了月球元素定量研究在探测手段和定量方法等方面取得的最新进展.在探测手段方面,介绍了美国最近发射的克莱门汀和月球勘探者探测器使用的多谱段成像仪、中子探测仪以及γ谱仪的主要性能.在定量方法方面,讨论Fe、Ti以及稀土元素等在定量方法上的进展.     

“嫦娥4号”中继星任务分析与系统设计

作为\"嫦娥4号\"任务的重要组成部分,中继星将为着陆器和巡视器提供中继通信支持。不同于其它月球探测器,中继星首次选择了绕地月L2平动点运行的晕(Halo)轨道以保证对月球背面的着陆器和巡视器提供连续的中继通信服务,面临诸多技术挑战。在对中继星任务特点进行分析的基础上,梳理了研制中的技术难题,包括使命轨道的选择、使命轨道的到达和长期维持、中继通信体制选择等,并提出了解决方案。中继星的总体设计方案概述也在文中给出。     

基于星星双中继的国际月球科研站的全时无缝通信

2021年中国提出与相关国家、国际组织和国际合作伙伴共同开展国际月球科研站建设的建议, 引起多方广泛关注, 国际月球科研站工程建设按计划顺利推进. 国际月球科研站建设完成后, 与中国地面控制中心间保持全时无缝通信将是重要需求. 中国地面深空测控网设立的国外站, 长期来看可能存在一定风险, 例如降低中国地面深空测控网的可用性, 影响国际月球科研站与地面控制中心间的全时通信. 为此, 根据中国对月探测现状, 借鉴天链中继卫星系统的设计、建设、应用、发展实际, 提出一个“鹊桥–天链”星星双中继通信设想. 从几何可见性角度进行多种条件的覆盖仿真分析, 并从传输体制、链路设计、系统组成、捕获跟踪、工作流程、整体定位等多方面进行研究分析, 初步完成了基于星星双中继的国际月球科研站全时无缝通信研究. 在地面控制中心统一控制下, 通过地面深空测控网、星星双中继的综合利用, 国际月球科研站与地面控制中心间的全时无缝通信将具备完全实现的技术基础. 此外, 该设想也可为地月空间、行星际探测的其他航天器通信提供借鉴, 并可进一步促进中国地基测控网、天基测控网和深空测控网的融合发展.     

Traverses for the ISECG-GER design reference mission for humans on the lunar surface

This study explores the Design Reference Mission (DRM) architecture developed by Hufenbach et al. (2015) as a prelude to the release of the 2018 Global Exploration Roadmap (GER) developed by the International Space Exploration Coordination Group (ISECG). The focus of this study is the exploration of the south polar region of the Moon, a region that has not been visited by any human missions, yet exhibits a multitude of scientifically important locations – the investigation of which will address long standing questions in lunar research. This DRM architecture involves five landing sites (Malapert massif, South Pole/Shackleton crater, Schrödinger basin, Antoniadi crater, and the South Pole-Aitken basin center), to be visited in sequential years by crew, beginning in 2028. Two Lunar Electric Rovers (LER) are proposed to be tele-robotically operated between sites to rendez-vous with crew at the time of the next landing. With engineering parameters in mind we explore the feasibility of tele-robotic operation of these LERs between lunar landing sites, and identify potential high interest sampling locations en-route. Additionally, in-depth sample collection and return traverses are identified for each individual landing site across key geologic terrains that also detail crew Extra-Vehicular Activity (EVA). Exploration at and between landing sites is designed to address a suite of National Research Council (2007) scientific concepts.     

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。     

中国月球探测器的成就与展望

全面而简要地回顾了国内外月球探测的发展历程,介绍了中国月球探测器的工程研制和飞行任务实施情况,总结了中国月球探测器取得的技术成就和科学成果,展望了中国月球探测器的未来发展。     

Reports to COSPAR from the International Lunar Exploration Working Group (ILEWG)

In accordance with its charter, the International Lunar Exploration Working Group (ILEWG) reports to COSPAR, and a summary was given at the Beijing COSPAR 2006 Assembly on ILEWG activities conducted since the previous COSPAR 2004 assembly held in Paris. This included reports from the 6th and 7th ILEWG International Conference on Exploration and Utilization of the Moon, held respectively in Udaipur, India on 22–26 November 2004 (ICEUM6) and in Toronto, Canada on 18–23 September 2005 (ICEUM7). We give in this issue of Advances in Space Research the “lunar declarations” from these ICEUM conferences, as well as for the ICEUM8 conference held in Beijing immediately after the 2006 COSPAR Assembly. One year after the COSPAR Beijing assembly, the 9th ILEWG International Conference on Exploration and Utilization of the Moon (ICEUM9), was held in Sorrento, Italy on 18–23 September 2007. We report also in this issue the “Sorrento Lunar Declaration” in advance of the ILEWG formal report to be given at the COSPAR Assembly to be held in Montreal, Canada in July 2008.     

极月轨道上太阳电池阵外热流规律分析

准确的月球表面温度分布模型对于开展月球探测具有重要意义. 目前有关月球表面温 度模型还缺乏对完整月球表面温度分布的计算方法研究. 本文建立了一套计算完整月球表面温度的方法, 其中月球阳面温度采用Racca模型直接计算得到; 对于月球阴面, 将其沿纬度方向划分为若干区域, 每个区域的地表土壤采用一维非稳态热传导模型, 根据嫦娥三号着陆器太阳电池阵在轨环月阶段的温度数据, 修正得到月球表面土壤导热系数、密度及比热容, 通过数值计算求解一维非稳态热传导方程, 得出任意时刻月球阴面表面温度随时间的变化. 嫦娥三号着陆器太阳电池阵环月阶段热分析结果与在轨温度符合较好, 初步说明本文建立的完整月球表面温度计算方法正确可行. 基于本文方法计算得到整个月球表面温度分布, 进一步研究了极月轨道太阳电池阵外热流变化规律.     

月球巡视探测器系统研究

简要回顾月球探测的发展现状,给出月球巡视探测器的概念和主要功能．据此分析和研究系统方案设计、分系统组成、工作状态和工作模式。最后提出月球巡视探测器的关键技术,以期为月球巡视探测器的工程研制提供参考。     

Journey to the Moon: Recent results,science, future robotic and human exploration

The upcoming fleet of lunar missions, and the announcement of new lunar exploration initiatives, show an exciting “Journey to the Moon”, covering recent results, science, future robotic and human exploration. We review some of the questions, findings and perspectives given in the papers included in this issue of Advances in Space Research.     

The Japanese lunar mission SELENE: Science goals and present status

The Japanese lunar mission SELENE (SELenological and ENgineering Explorer) has been in development to target launch scheduled 2007 summer by H-IIA rocket. The SELENE is starting final integration test after SAR (System Acceptance Review), SRR (System Reliability Review) and instrument environment test. The SELENE is a remote-sensing mission orbiting 100 km altitude of the Moon for nominal one year and extended some months to collect the data for studying the origin and evolution of the Moon. Fourteen instruments and experiment systems are preparing for studies of the Moon, in the Moon, and from the Moon; global element and mineral compositions, topological structure, gravity field of whole moon, and electromagnetic and particle environment of the Moon. The new data center SOAC (SELENE Operation and data Analysis Center) are completed to construct in JAXA Sagamihara campus, and end-to-end test will be carried out between SOAC and data downlink stations.     

探月飞船预测-校正再入制导律设计

针对以第二宇宙速度返回的探月飞船再入制导律设计问题,采用一种数值预测一校正的预测制导法,分析了飞船配平攻角的飞行特性,建立了再入三自由度运动方程。进而详细介绍了预测一校正及其纵向、横向制导律的基本原理。通过标准初始状态、有误差初始状态两种条件下的仿真分析,表明这种预测一校正制导律在满足各种约束的条件下,不仅能够达到较高的精度,而且对初始误差具有良好的鲁棒性,能够应付再入时各种不确定性因素的影响。     

月面巡视探测器任务规划顶层设计与实现

针对巡视器月面任务规划工程的可实现性,开展了巡视器任务规划顶层设计方法的研究,主要内容包括:任务规划技术特点的梳理与归纳;任务规划输入条件与约束条件的整理,规划变量的统一;任务规划框架的设计,巡视器行为序列与上行控制指令的衔接,针对巡视器行为序列的大模式套用小模式的动态设计等。通过巡视器任务规划工程实现的介绍,说明在巡视器任务规划的顶层设计中,任务的不确定性、部分约束与输入信息的模糊性,是任务规划框架设计以及在后续工程实现过程中需要重点考虑的内容,是与任务规划的工程可实现性直接相关的。