日本的月球—A探测器

月球-A（LUNAR－A）是日本宇宙科学研究所（ISAS）研制的一颗重540kg、采用自旋稳定的新型月球探测器，计划于1997～1998年间用M－5火箭发射到月球轨道上。探测器上配备3个由月震仪和热流量计等组成的穿测器（penetraton），用于穿入月表，以地球物理学的方式查测月球内部结构，为开展月球起源、进化等研究创造条件，提供可靠数据。LUNAR－A上还安装了轻型、高精度的摄像机，用于对准月球摄像，获得大量的月面信息，对月面进行研究。1991年1自24日，ISAS已成功地发射了飞天号月球探测器（第14号科学卫星）。它上面载有一颗子卫星“…     

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.      

2009年6至7月华南地区电离层TEC扰动研究

电离层TEC（Total Electron Content）扰动与多种扰动源相关联．2009年6至7月期间存在地震和日全食的扰动源．利用广州地区GPS监测网在2009年6至7月连续监测到的TEC数据,通过采用前15天数据的滑动窗口对数据进行处理,从时间序列和空间分布两方面分析了华南地区电离层TEC扰动特征．结果显示,2009年6至7月华南地区电离层TEC扰动和该时期发生的地震以及日全食事件可能有关联;2009年7月多个地震发生引起的电离层扰动特征为,震前出现的是正异常,发震当天或震后有可能是正异常,也有可能是负异常;7月22日日全食当天TEC扰动为正异常,推测该正异常是地磁活动、地震活动及日全食综合效应的结果．     

DEMETER卫星探测到的强震前O^＋浓度变化

利用DEMETER卫星观测数据,采用level-2图像目视解译的方法和重访轨道对比方法,对2006年5月3日发生在汤加群岛的7．9级地震进行分析．从震前6天、震前2天、震前1天和震后2天的level-2图像可看到,电场和等离子体参量在震中上空偏北的位置出现扰动信号,震前的扰动信号幅度随地震时间临近有所增强,扰动持续时间也相应增加;震后2天扰动信号依然存在,其幅度并未减弱．通过对比震前1天的轨道在2006年至2008年内的重访轨道,发现O^＋浓度存在三类较规律的变化特征,即在夏季时,北半球的值高于南半球;冬季时则相反;二分季节时,南北半球含量相当．本文给出了地震和磁暴对O^＋浓度的不同影响,地震影响最靠近震中位置轨道上的O^＋浓度,而磁暴影响全球轨道上O^＋浓度分布．同时获取了DEMETER卫星上朗缪尔探针在上述重访轨道同步探测的电子浓度数据,发现电子浓度与O^＋浓度存在同步增加．等离子体浓度增加的现象可能与地震产生异常电场进而影响电离层结构有关．     

基于区域灰度统计信号处理的图像融合方法

针对多源图像融合问题,提出了一种在多分辨率框架下基于区域内灰度特征统计信号的融合算法.利用图像灰度特征的区域生长法对源图像进行区域分割,并以裂缝边缘作为特征区域的闭合边界,对源图像与分割结果的区域映射图作多分辨率变换.在图像低频部分,以联合区域映射图为指导,在区域内建立信号与噪声的高斯混合分布模型,利用期望极大化(EM,Expectation Maximization)算法迭代估计噪声模型分布参数,获得低频融合结果;在图像高频部分,根据系数在区域映射图上的位置差异分别采用窗口系数加权平均法和系数绝对值选大法进行融合,将低频和高频融合结果反变换得到最终融合图像.融合结果表明:该方法是可行和高效的,且比其他图像融合方法具有更好的性能.     

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.      

月球主要构造特征：嫦娥一号月球影像初步研究

月球在31亿年前已基本停止地质活动,从而保留了其形成初期的信息．这些信息对于认识月球、地球乃至太阳系的形成演化具有重要意义．在已有研究成果的基础上,结合嫦娥一号探月卫星CCD影像数据,从月海穹窿、撞击坑、月岭、断裂、月坑链、月溪及月谷等方面介绍了月球主要构造形式的地质特征、形貌特征及遥感影像特征,对其成因以及所隐含的地质意义进行了分析．结果表明,嫦娥一号CCD影像信息丰富,影像清晰,利用其CCD影像数据进一步研究月球的构造现象是可行的．     

地磁场与电离层异常现象及其与地震的关系

利用中国地磁台网与电离层台站资料,总结了大地震前出现的地磁低点位移、地磁日变异常及电离层f0F2(F2层临界频率)异常现象.对比研究了1997年11月8日玛尼7.5级与2001年11月14日昆仑山口西8.1级地震前磁场与电离层异常分布及特征.结果显示,两次巨大地震前磁场与电离层短临异常时空分布特征有较好的一致性,震中周围出现日变异常、拉萨台出现电离层f0F2明显异常;震前约1个月出现地磁低点位移,其突变分界线通过震中地区.      

极区月壤和水冰形成演化机制及物理特性研究

月球极区独特的光照条件和表面环境特征是水富集和保存的理想场所,探测永久阴影区内的水冰对科学研究和开发利用月球资源具有重要的意义.综合调研了国际上在月球极区开展的理论研究和遥感探测成果,阐述了极区地质、表面光照条件和热环境特征.介绍了极区月壤和水的形成演化机制及水冰可能的赋存状态.系统梳理了国际上关于极区水冰的探测历程和...     

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。     

月球仍然活跃的构造、火成和内部特征等证据

月球尽管被作为类地行星演化的最终形态的代表,被认为在25亿年前已经完全冷却,根据阿波罗时 代以来、特别是近十余年的月球轨道器和着陆器获得的关于月球构造、火成活动、月震和内部结构等多种证据,表明月球从深层内部到表面仍然活跃,尚未彻底冷却“死亡”。这将完全改变人们关于月球演化历史和状态的观念。     

New results and questions of lunar exploration from SELENE,Chang’E-1, Chandrayaan-1 and LRO/LCROSS

The moon has longstanding questions such as lunar environments, origin, formation and evolution, magnetization of crustal rocks, internal structure and possible life. The recent lunar missions, e.g., SELenological and ENgineering Explorer “KAGUYA” (SELENE), Chang’E-1, Chandrayaan-1, and Lunar Reconnaissance Orbiter/Lunar CRater Observation and Sensing Satellite (LRO/LCROSS), have provided new opportunities to explore and understand these issues. In this paper, we reviewed and presented the results and findings in the fields of lunar gravity, magnetic field, atmosphere, surface geomorphology and compositional variations, volcano, craters, internal structure, water and life science from new lunar exploration missions. In addition, the new objectives and scientific questions on lunar explorations in near future are presented and discussed.     

Observation of the lunar topography by the laser altimeter LALT on board Japanese lunar explorer SELENE

The SELENE Laser Altimeter (LALT) is designed to map the Moon’s topography and will be launched in summer 2007. LALT incorporates Q-switched Cr doped Nd:YAG laser (1064 nm) with an output energy of 100 mJ and 1 Hz repetition frequency for about one year mission period. The laser pulse travels to the Moon’s surface and reflections from the surface are detected by a silicon avalanche photo-diode. The ranging distance is 50–150 km with about 5 m accuracy. Several corrections for accurate ranging data are investigated. The flight hardware has been qualified and passed all the integration tests. A principal goal of the LALT instrument is to obtain a much more detailed lunar topographic map which is superior in global coverage, measurement accuracy and number of data points to previous observations and models. The overall science objectives of LALT are (1) determination of lunar global figure, (2) internal structure and surface processes, (3) exploration of the lunar pole regions, and (4) reduction of lunar occultation data.     

中国月球探测任务轨道确定技术及发展综述

月球探测器的轨道确定是完成月球探测任务的基础,在我国月球探测任务的引领下,在我国深空测控体系发展的同时,轨道确定技术也得到了快速的进步。从时空参考框架和动力学模型两个方面介绍了我国月球探测任务轨道确定技术的发展过程,基于时空参考框架的优化及动力学模型的改进,我国月球探测器的轨道确定能力及精度也不断提升,这对于当前及后续的月球探测任务都有很好的借鉴意义。     

太阳电池阵极月轨道在轨热分析

以极月轨道上太阳电池阵作为研究对象,详细分析了该轨道上电池阵所得各外热流的确定方法.以此为基础,对太阳电池阵进行在轨温度数值模拟,得到月球轨道上电池阵所得外热流以及温度的周期分布.计算结果与地球卫星的相应数据进行比较,明确了月球轨道上电池阵所得外热流以及温度的周期分布特点,为月球卫星上太阳电池阵以及整个卫星的设计提供了有利的数据参考.      

The present status of the Japanese Penetrator Mission: LUNAR-A

The scientific objective of the LUNAR-A Japanese Penetrator Mission is to explore the lunar interior by seismic and heat-flow experiments. Two penetrators containing two-component seismometer and heat-flow probes will be deployed from a spacecraft onto the lunar surface, one on the nearside and the other on the farside of the moon. The data obtained by the penetrators will be transmitted to the ground station by way of the LUNAR-A mother spacecraft orbiting at an altitude of about 200 km. The seismic observations are expected to provide key data on the size of the lunar core, as well as data on the deep mantle structure. The heat-flow measurements at two different sites will also provide important data on the thermal structure and bulk concentrations of heat-generating elements in the Moon. These data will provide much stronger geophysical constraints on the origin and evolution of the Moon than has ever been obtained. The LUNAR-A mission was supposed to be launched in 2004. However, a malfunction of spacecraft subsystem and technical issues for penetrator system occurred during the course of the qualification level test. Therefore, further improvements and some modifications were considered to be required for reliability and robustness. The development of the mother spacecraft was temporarily suspended, while we have put a three-year program into effect to solve the penetrator technology issues.     

月球基地能源系统初步研究

建设月球基地、深入开展月球探测是后续深空探测发展的必然趋势,能源系统是维持月球基地正常工作的基本条件。结合月球基地能源需求和月面环境特点,确定了能源系统的基本要求;对比分析了各种能源类型的特点及应用前景,明确了初级阶段月球基地能源系统应以太阳能的利用为主要方式,核心技术是解决太阳能的高效存储问题;通过储能技术的分析,提出了热化学制氢结合氢氧燃料电池及光伏发电装置的能源系统方案,并对系统设计的关键技术进行了分析,相关内容可为月球基地的深入论证及其能源系统的具体设计提供借鉴。     

A lunar L2-Farside exploration and science mission concept with the Orion Multi-Purpose Crew Vehicle and a teleoperated lander/rover

A novel concept is presented in this paper for a human mission to the lunar L2 (Lagrange) point that would be a proving ground for future exploration missions to deep space while also overseeing scientifically important investigations. In an L2 halo orbit above the lunar farside, the astronauts aboard the Orion Crew Vehicle would travel 15% farther from Earth than did the Apollo astronauts and spend almost three times longer in deep space. Such a mission would serve as a first step beyond low Earth orbit and prove out operational spaceflight capabilities such as life support, communication, high speed re-entry, and radiation protection prior to more difficult human exploration missions. On this proposed mission, the crew would teleoperate landers/rovers on the unexplored lunar farside, which would obtain samples from the geologically interesting farside and deploy a low radio frequency telescope. Sampling the South Pole-Aitken basin, one of the oldest impact basins in the solar system, is a key science objective of the 2011 Planetary Science Decadal Survey. Observations at low radio frequencies to track the effects of the Universe’s first stars/galaxies on the intergalactic medium are a priority of the 2010 Astronomy and Astrophysics Decadal Survey. Such telerobotic oversight would also demonstrate capability for human and robotic cooperation on future, more complex deep space missions such as exploring Mars.     

月面钻进真空环境模拟装置的设计与验证

探月工程（三期）项目提出了在月面进行至少2 m深度的钻取采样任务,前期需要在地面进行模拟月面钻进过程热特性的研究,为此本文发明了一套月面真空环境模拟装置。根据模拟月壤钻进试验的要求,设计了一种可从底部抽气的三段式可多次拆装的真空罐结构。考虑到模拟月壤的颗粒大小和快速抽真空的要求,设计了一种筛网状具有多层过滤结构的月壤筒。根据在真空度不变的条件下可进行连续多次钻进试验的要求,设计了可从外部操作的具有缺齿结构的月壤筒转动机构。由真空度要求和可耐粉尘的特性要求,选取了三级扩散泵组。实验表明,在不放置模拟月壤的情况下,本环境模拟装置中的真空度可达10-1 Pa,在放置模拟月壤的情况下,真空度可达7 Pa,能够满足模拟月面钻进过程热特性试验的要求。此外,通过测量抽真空过程中真空度随时间的变化情况还得出了模拟月壤出气量曲线,对模拟月壤真空系统的实验应用具有重要价值。      

火星探测发展历程与未来展望

火星作为距地球最近的类地行星之一,火星探测是继月球探测之后深空探测的最大热点。在简要总结人类火星探测历程与未来发展趋势的基础上,对未来的火星探测规划任务及其面临的主要关键技术进行了重点论述,并给出了相应启示和发展展望;结合我国深空探测能力,并对中国后续开展火星探测活动提出了相关的建议。