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...     

月球浅层月壤螺旋钻具进芯机制设计

基于"嫦娥五号"(Chang'E-5,CE-5)月面无人采样返回钻取子系统,针对浅层松散剖面月壤取样难点,开展了钻取实验研究,实验结果表明钻进参数控制的钻压力是影响进样效果的关键特征量;建立了钻具与月壤相互作用有限元模型,通过对钻具周边的月壤应力场分析厚壁螺旋钻具进芯机制,发现排粉压力与进芯阻力之间的博弈关系是控制螺旋...     

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。     

Diviner红外温度与嫦娥卫星微波探测仪月表亮温的比较分析

提出使用高分辨率的Diviner辐射计红外温度作为月壤热传导的边界输入条件,使得月壤物理温度廓线的模拟更接近月表真实情况. 利用Diviner物理温度廓线模拟的微波亮温与嫦娥二号卫星微波探测仪（CELMS2）的实测亮温匹配,来分析CELMS2数据的有效性和稳定性,为月壤微波特性的反演奠定基础. 以哥白尼坑区域为例,对比分析了Diviner辐射计红外通道温度与CELMS1实测微波亮温的变化趋势. 选择月球虹湾地区内一位置点（45.1°-45.5°N,33.1°-33.5°W）,分析了CELMS2在该位置点内5个月球时刻的亮温数据. 通过对实测亮温与模拟亮温在经纬度和太阳高度角的匹配分析得到,在高频微波通道内两者的相关性达到96%以上,表明嫦娥二号微波探测仪亮温数据具有较高的稳定性,可以为月壤特性反演研究提供可靠数据来源.      

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.      

月球背面的中国足迹——纪念玉兔二号工作一周年

正中国的月球探测工程被命名为嫦娥工程,是我国航天工程中的旗舰型项目,已经执行了五次任务,其中两次任务,探测器系统中包括月球车,这两辆月球车分别被命名为玉兔一号、玉兔二号。月球车能够拓展科学仪器的探测范围,开展有针对性的探测活动,比如测量不同地点月壤的厚度,分析特定岩石中矿物的成分,获得巡视区域的地形地貌信息,深化人类对月球的认知程度。2013年年底,玉兔一号开始在月球正面虹湾地区开展巡视探测。2019年年初,玉兔二号月球车驶抵月球背面,成为人类到达月球背面的第一辆月球车。值此玉兔二号月背工作一周年之际,用这篇纪念文章回顾月球车十五年的研制历程。     

月壤颗粒间的范德华力作用研究进展

当前中国嫦娥工程“绕、落、回”三期任务已经圆满完成,为保持中国月球探测技术的领先地位,对月壤的力学特性进行研究具有重要意义。月表所处环境高真空、低重力和强辐射等特点使月壤表现出不同于地面砂土的性质,导致这一现象最主要的原因之一是月壤颗粒间的范德华力作用。本文对当前有关范德华力的研究进行总结,分别从分子/原子间的范德华力计算、范德华力的迟滞性、理想条件下宏观物体间的范德华力计算和真实条件下范德华力的计算四个方面对目前已有的研究进行分析,给出当前宏观颗粒间范德华力研究的不足,为今后月壤颗粒间范德华力的进一步研究提供参考。     

月球表面太空风化作用及其效应

太空风化作用普遍发生在月球、小行星等一些无大气层的天体表面, 主要包括太阳风离子辐射和微陨石撞击等作用. 通过对真实月球样品太空风化作用的研究成果以及低能离子和激光照射等地面模拟实验结果的系统综述和分析, 重点分析了月壤颗粒中非晶质层和纳米铁的成因, 指出太空风化研究中存在的太阳风离子辐射和微陨石撞击贡献难以区分及模拟实验模拟效果尚不充分的问题.进而提出月球太空风化研究不能简单套用其他天体的模型, 并建议未来开展更多月球和陨石样品的精细化学分析.      

考虑热物性变化的月壤温度数值模拟

探月设备的热分析设计依赖于真实有效的月面热环境信息。借助于ANSYS热分析模块,建立了月壤导热系数随密度和温度变化、热容随温度变化的变热物性月壤温度求解模型,分别计算了月面纬度为26°和赤道地区的月表温度,探讨了赤道地区浅层月壤的温度分布。其中,月表温度计算结果与实测数据良好的一致性表明计算模型和所用计算参数适用可靠;而通过修正月壤导热系数来提高计算结果与实测数据的吻合程度则部分展示了月壤温度计算理论;在探讨赤道地区浅层月壤的温度分布时,文章给出了不同时刻对应的月壤温度剖面和热流剖面,并适度分析了月壤内部热流和导热系数对月壤温度剖面的影响,这些为利用月壤的温度剖面规律进行探月设备的热控设计提供了理论支持。     

中国首次实现地外天体采样返回 嫦娥五号抱"土"归来

穿越38万公里地月距离,带着约2公斤的珍贵"月壤",嫦娥五号返回器于2020年12月17日1时59分降落在内蒙古四子王旗预定着陆区,中国首次地外天体无人采样返回任务取得圆满成功. 凌晨1时许,在南大西洋海平面高度约5000公里处,嫦娥五号轨道器和返回器解锁分离.返回器以半弹道跳跃式再入返回的方式两入大气层,速度从每秒约...     

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.     

嫦娥四号揭秘月背着陆点多次小天体撞击历史

正新闻:中国科研人员对"玉兔二号"雷达探测数据进行深入研究,对"嫦娥四号"着陆区月壤和浅层精细结构等有了重要发现和认识。研究表明,这一区域曾经历过多次小天体撞击溅射物堆积和火山喷发事件,揭示了月球最古老、最大的撞击盆地的演化历史。该成果发表在最新一期《自然·天文》期刊。     

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.      

模拟月壤真空试验装置设计及实现方法

我国探月三期需在月面真空环境下钻采2 m深的月壤样品,为测试采样器在真空热环境下的性能,需首先在地面模拟一个接近月表的真空热环境.本文设计了一套模拟月壤真空试验装置,研究了模拟月壤真空实现方法.通过使用机械泵对模拟月壤进行抽真空,分析了抽速、样品量、含水量、密实度和温度等因素对模拟月壤真空度的影响情况.此外,分别分析了从容器顶部、底部抽气对模拟月壤抽真空效果的影响,提出了保证样品密实度的可行抽气方法.该试验研究对构建月面真空环境模拟器具备一定的参考价值.      

中国航天

<正>探月三期再入返回飞行器服务舱完成第三阶段拓展试验探月工程三期再入返回飞行器服务舱继续为嫦娥五号任务开展在轨验证,于3月7日完成第三阶段拓展试验,模拟嫦娥五号上升器与轨道器在月球轨道交会对接之前的飞行控制过程,验证嫦娥五号上升器远程导引控制策略、天地协同控制时序、轨道测量与飞行控制精度等相关技术,获取试验数据和经验,评估轨道设计和交会方案,为后续嫦娥五号任务顺利实施提供参考。据有关专家介绍,服务舱的工作完成得非常好,实现了一次发     

“嫦娥五号”年底飞,后续相关规划首次公开

<正>新闻:1月14日下午,在国务院新闻办公室举行的新闻发布会上,中国国家航天局放出多个重磅消息:"嫦娥五号"月面采样返回今年年底前后实施,规划论证"嫦娥六号"月球南极采样返回,以及"嫦娥七号"月球南极综合探测,"嫦娥八号"可能验证月面3D打印房子等关键技术……解读:中国政府自启动探月工程以来,按照"绕、落、回"三步走实施,简称为三期。最后的"回",是以今年年底前后,"嫦娥五号"到月球正面取样返回作为标准。后续基本明确还有三次任务,分别为"嫦娥六号""嫦娥七号""嫦娥八号"任务。     

中国航天

<正>嫦娥五号真空热试验完成嫦娥五号飞行试验器是探月三期工程的首发星,承担着探月三期返回再入验证任务。日前,嫦娥五号飞行试验器真空热试验圆满完成。图为科研人员正在进行嫦娥五号飞行试验器返回器与返回器支架对接的总装操作。(航讯)我国火箭助推器回收技术进入试验验证阶段近日,中国运载火箭技术研究院总体设计部在火箭助推器回收技术上取得阶段性进展。这意味着我国未来或可实现火箭助推器的安全可控回收。     

嫦娥三号档案

<正>与嫦娥一号、二号相比,嫦娥三号探测器的技术跨度大、设计约束多,结构也更为复杂,由着陆器和巡视器组成,总重近3.8吨。特点:"四新两多两难一紧"作为中国首个在地球以外天体实施软着陆的航天器,嫦娥三号探测器具有"四新两多两难一紧"的鲜明特点。"四新"是指面临月面温度、月尘、月壤、月面地形地貌、1/6g重力环境等新环境;鉴定设备占80%以上的全新研制平台;为新科学探测配备的没有继承性的全新载荷设备以及工作关系耦合度高、产品集成度高的新模式。"两多"主要是以着陆导航敏感器、     

怀抱“玉兔”嫦娥三号成功登陆月球

<正>2013年12月2日1时30分,怀抱"玉兔"月球车的嫦娥三号探测器由长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心成功发射升空。嫦娥三号是中国探月工程"绕、落、回"三步走中的关键一步,具有重要的里程碑意义。12月14日21时11分,嫦娥三号在月球虹湾地区实现软着陆,中国成为世界上第三个有能力独立自主实施月球软着陆的国家。随后,"玉兔"月球车从着陆器上"走"出来,和着陆器一动一静开展科学探测任务。嫦娥三号探测器共搭载8台尖端科学载荷,用以完成月表形貌与地质构造调查、月表物质成分和可利用资源调     

月表磁异常影响的太阳风电子反射运动

模拟太阳风电子向月表运动的轨迹, 研究由于月表磁异常的存在造成的电子反射运动. 首先设定行星际磁场Bsw 指向月球并与月表垂直, 将月表的磁异常区看成是一个磁偶极子, 偶极矩大小为Mcb; 然后分别考察该偶极矩与行星际磁场方向平行, 反平行以及±90° 的情形, 通过计算发现, 被反射的电子数目会随着磁偶极矩和行星际磁场的方向改变而改变. 在偶极矩与行星际磁场平行的情况下, 反射率最大; 随着夹角的增大, 反射率减小. 这些结果为利用电子反射法高精度遥测月表磁场提供了很重要的信息.