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.     

月球撞击坑辐射纹的形成和消失机制及可能的年代学应用

辐射纹是年轻撞击坑周缘呈辐射状分布的明亮细条纹,是月表最显著的地貌特征之一,也是月球科学领域热点研究之一.根据目前对于月球撞击坑辐射纹的形成和类型的认识,分析辐射纹消失相关的空间风化、撞击导致的物质混合等地质过程;比较不同形成年龄撞击坑辐射纹的光学成熟度(OMAT)剖面,发现溅射物逐渐成熟过程中OMAT剖面的演变过程,...     

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。     

地外撞击球粒的成因探讨：以K／T界面事件为例

本文对KTB地层中富含尖晶石的地外撞击球粒的成份、矿物组成、构造特点等进行了系统研究,通过陨石消熔模拟实验的分析,以及陨石消融成因模式和撞击汽云凝聚成因模式的对比研究,认为该类球粒在成因上既有消融成因的球粒,又有撞击汽云凝聚成因的球粒,并且可能同时存在另外一种成因机制的球粒．     

月球第谷坑&澳亚玻璃陨石

<正>第谷坑是月球上的一座环形山,澳亚玻璃陨石是在澳大利亚和一些东南亚国家发现的一批陨石,这二者之间有什么关系呢?事实上,这些陨石很可能是因大约70万年前因月球遭到一颗小行星的撞击而来。那次撞击产生了第谷坑,同时,一些因撞击产生出来的月球物质飞落到了地球上。这听起来似乎有些难以置信,但得出这个结论主要靠的是科学分析。进行这项分析的就是美航宇局的一名科学家丁·查普曼(1922–1995)。     

“玉兔二号”旅行记

<正>深邃辽远的太空,星斗各司其位,万物静默如迷。沉默了千百万年的月球背面,或许没想到,人类有一天会派使者到访。它有点受宠若惊,甚至有点委屈:人类终于想到自己了。多少年来,它为人类承受了太多,甚至被称为"麻子脸"。在它身上,布满了大大小小的坑,数量比月球正面多得多,大部分是由陨石撞击而成——它毫无遮拦地将自己暴露在太空中,为地     

嫦娥四号能量中性原子观测揭示太阳风与月面相互作用新特征

与地球不同,月球暴露在太阳风中.太阳风注入到月面,与月壤相互作用,部分太阳风质子以能量中性原子(Energetic Neutral Atom,ENA)的形式被月表散射.另外,月球局部地区的磁异常能阻挡太阳风到达月面,并形成微磁层,成为月面天然的保护屏障.然而以往相关的观测数据都来自轨道器,月面的真实情况无从知晓.嫦娥四...     

基于非线性混合模型研究太空风化对月壤光谱的影响

月表太空风化会改变月壤光谱特征, 影响月壤元素遥感反演精度. 研究太空风化对月壤光谱的影响有助于开发月壤成熟度光谱解耦算法, 提高月壤成分遥感反演精度. 直接对比月壤风化前后光谱的变化能最真实反映太空风化对光谱的影响, 但无法获取未风化的月壤样品, 利用实验室模拟方法开展研究也存在缺陷. 本文提出了一种简便的方法来研究太空风化对月壤光谱的影响, 并以月海样品为例进行探讨. 利用Hapke模型对月海样品组成矿物光谱按照实测含量进行非线性混合, 并通过对比混合后的光谱与实测的月壤光谱, 研究太空风化过程对月壤光谱的影响. 研究结果表明, 月壤在遭受太空风化后反射率降低, 波长越短降低越显著; 月壤背景吸收斜率增大, 月壤变得更红, 月壤矿物特征吸收峰深度降低, 光谱对比度变弱, 长波吸收峰(2.0μm附近)深度降低程度超过短波吸收峰(1.0μm附近)深度. 未来在利用遥感技术反演月壤元素含量时, 必须考虑这些因素.      

2018美国重返月球（上）——解秘美国新登月计划

月球是地球唯一的天然卫星，是距离地球最近的天体，是人类探测与研究程度最高的地外星球，随着空间应用需求的日益加大、载人航天等主要空间技术的不断成熟以及空间军事活动的需要，探测月球必然成为人类走向深空的首选目标，也是人类探测太空并开发利用太空资源的前哨站与中转站。     

近地小行星:美国载人航天新目的地

1 探索近地小行星的意义 仔细阅读这个路线图,不难发现NASA已将近地小行星作为美国载人航天的近期目的地.探索近地小行星,不仅可以揭示太阳系的形成和地球生命起源等科学问题,而且可以预测和应对小行星撞击地球的威胁.可能给人类带来巨大恐慌和灾难的太空天体威胁,当属自然天体与地球可能发生的碰撞.事实上,这离人类并不遥远,例如科学家最近预测,在2032年前后可能有小行星撞上地球;又如,2013年2月在俄罗斯车里雅宾斯克发生的陨石坠落事件.虽然一些报道有夸大危险之嫌,但对此绝不能轻视.通常,这种较大规模的碰撞发生频率较低,一般几十年才有一次,但它对人类社会可能造成的损失十分巨大.     

Research on the evaluation method of lunar soil disturbance based on the fitting of Gaussian surface

It is crucial to maintain the layer sequence information on in situ lunar soil during the lunar soil sampling. In this paper, a discrete element model for direct push sampling of the lunar weathering layer is established, and the relationship between the perturbation rate of the lunar soil layer sequence information and the sampling depth is obtained. A quantitative evaluation method of the perturbation rate of the structural information on the lunar soil layer sequence based on the Gaussian curvature is proposed by reconstructing the center-of-mass point cloud model of the marked layer lunar soil particles in MATLAB. The proposed method can accurately describe the perturbation rate of lunar soil layer sequence information and can analyze the degree of lunar soil disturbance according to the displacement of the sampling tube and mechanical parameters in real-time inversion during the sampling process. When the sampling depth is 40 mm, the minimum and maximum perturbation rates of sampling along the penetration direction of the machine are 5.261 % and 27.649 %, respectively. The perturbation rate shows a trend of first decreasing and then increasing. The method proposed in this study could effectively solve the problem that the disturbance of lunar soil bedding information was difficult to evaluate in the sampling process of lunar regolith.     

Optimized design of high-efficiency lunar soil sampling tube structure based on stress–strain law

Understanding the influence of the sampling apparatus on in-situ lunar soil lamination information during the sampling process of the direct push-through lunar weathering layer is of great importance. This paper develops a discrete element model for direct push-through lunar weathering layer sampling using the CUG-1A simulated lunar soil developed by the China University of Geosciences as a simulation object and determines the stress–strain law of the inner wall of a sampling tube. A method for optimizing the inner wall structure of a sampling tube based on the stress–strain law is proposed. The structural disturbance of the marker layer and the lunar soil disturbance rate evaluation function are used to assess the degree of disturbance of the laminar information during the sampling process. The results show that the proposed method can effectively reduce the structural disturbance of the lunar soil in-situ laminar information. In addition, it can also optimize the structural information disturbance of the marker layer. The proposed method can decrease the simulated lunar soil disturbance rate from 0.31 to 0.251 and effectively reduce the penetration force load by 15–20% in the direct push-through sampling process.     

太阳风电子在月表电磁场中的运动

月表磁异常区的分布是月球探测工程的重要内容. 但是由于月表电磁环境错综复 杂, 通常认为月球表面在特殊的空间天气条件下会带有数千伏电压. 以往的空间研究已经证实, 表面的带电与放电容易造成卫星仪器的异常或失联. 月表电场对电子 反射法有重要影响, 研究分析不同电磁条件下太阳风电子的运动轨迹,对月表环境 (电磁环境, 太阳风条件, 等离子体参数等)的研究可以更加深入细致. 通过模拟向月表运动的太阳风电子的运动轨迹, 分析了月表电磁环境的改变对太阳风电子反射 的影响, 并着重研究了月表电场对电子反射法遥感探测月表磁异常的影响, 为探测 月表电磁环境提供了重要的信息.      

考虑相互碰撞影响的月壤颗粒运动轨迹计算方法研究

针对登月着陆器下降过程扬起月壤颗粒的运动轨迹及空间分布问题, 提出了考虑月壤颗粒发生完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞两种情况的月壤颗粒运动轨迹计算方法. 根据质量守恒和能量守恒定律确定月壤颗粒相互碰撞后的速度, 通过羽流场与月壤颗粒的流固耦合相互迭代计算方法, 获得被扬起的月壤颗粒在羽流场和相互碰撞共同作用下随时间的运动轨迹和空间分布. 基于美国Apollo 11登月过程实测数据, 采用数值模拟对该方法进行验证. 结果表明, 考虑月壤颗粒相互碰撞的影响后, 其运动规律出现较明显的扩散趋势. 进一步考虑月壤颗粒相互碰撞引起能量损失的影响后, 月壤颗粒的扩散趋势有所减弱, 并且扬起的高度随着恢复系数的减小而降低.      

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。     

Organic chemistry by irradiation in space

The irradiation of grains and/or ices by particles from solar or stellar winds, as well as cosmic rays, induces the synthesis of molecular species. We have shown by in-situ infrared spectroscopy of irradiated samples that this chemistry may be responsible for the presence of organic compounds in a large variety of astrophysical sites such as: lunar and asteroidal regoliths, cometary nucleus, rings and satellites of outer planets, circumstellar shells, interstellar clouds. We present our experimental results concerning the nature and efficiency of C and N irradiation chemistries, and give plausible astrophysical implications.     

Interactions of solar wind plasma with dust grains: Effects of strong plasma anisotropy

In this paper we re-examined the fundamental physics of charging of a dust particle in the moon environment by tenuous anisotropic solar wind plasma. The majority of work on dusty (complex) plasmas is largely concerns with laboratory plasmas, in which charging process of dust grains is very fast, thus making practical the working concept of dynamically equilibrium floating potential and grain charge. However, solar wind plasma parameters are considerably different at the moon orbit, and we found the characteristic charging time of lunar dust grains to be considerably longer, ranging from 3 to 4.6 min for micron size particles, and up to 7.6 h for 10-nm grains, depending on the value of plasma streaming velocity. These findings make it clear that the transient stage of charging process is important in the moon environment, and equilibrium floating potential and grain charge could be considered as long time asymptotic values. For this reason we re-formulated the moon dust charging process as an inherently time-dependent problem and derived the time-dependent charging equation for the grain potential for general case of anisotropic solar wind plasma. Using the results of our kinetics analysis we found that the distribution of charge density over grain surface submerged into solar wind plasma is highly anisotropic, thus making the OML model, which is based on the assumption of isotropic distribution of surface charge density, not applicable to the grain charging problem by the solar wind plasma.