月球探测纵横谈

历时5个多月的中国月球探测工程标识征集活动于2006年2月10日评选揭晓,由上海设计师顾永江设计的书法作品最终入选。这是中国第一次采用全国征集方式为重大航天探索工程设计标志。中国月球探测工程标志图案简洁明了,凸现中国特色。它以我国书法的笔调抽象地画月球,人的脚印踏上月面,圆弧的起笔处自然形成龙头,象征中国天如巨龙腾空而起,落笔的飞白由一群和平鸽构成,表述了中国人国平利用空间的美好愿望。整体图形由一弧两点巧妙形成古文“月”字写意的笔触旨在传达一种探索的信念。中国“嫦娥”1号卫星及运载火箭将于今年年底运抵发射场区2007年春择机发射。为了使广大青少年读者明了探月的科学意义,我邀请中国科学院院士、中国探月工程首席科学家欧阳自远先生撰写了面这篇文章。     

美国再掀探月新高潮

继日本、中国、印度在2007～2008在先后各发射一颗月球探测卫星之后,美国又将在2009年6月一举发射两个月球探测卫星,并且其中一个要对月球进行十分猛烈的撞击式探测,从而使全球月球探测活动趋向白热化。     

雷达探测技术在探月中的应用

人类运用雷达探测技术对月球探测取得了丰硕的科学成果,开展了对月球地形地貌探测、月壤厚度反演、月球次表层结构探测、月球水冰探测等研究。以不同的探测方式和科学目的综述了国内外运用雷达探测技术对月球探测所取得的一系列科学成果,以及我国成功发射"嫦娥三号"卫星,其巡视器"玉兔号"上搭载的测月雷达(Lunar Penetration Radar)将用于探测月球次表层结构和月壤厚度与结构,同时也介绍了测月雷达的基本原理与一些基本指标参数。     

日本“月神”探测器计划

当20世纪中期人类挣脱地球的束缚,逐渐有能力去探测地球以外的空间时,月球作为地球的惟一天然卫星,首先得到了人们的关注。从1958年至1976年,美国和前苏联两个航天大国都多次对月球进行了探测,取得了大量探测成果。然而日本这样一个航天技术起步时间并不早的国家,却第三个发射了月球探     

路漫漫其修远兮——从月球车到火星车，我们还要走多久？

2013年12月14日,嫦娥3号着陆器成功落在月球表面。它所携带的玉兔号月球车于12月15日驶上月面,使我国成为世界第二个掌握无人月球探测车技术的国家。至此,一些关心我国空间探测未来发展的航天爱好者马上联想到我国未来的火星车应该是什么样子,它能借鉴玉兔号的研制技术吗？探测月球与探测火星有什么区别？要回答这个问题,首先要了解月球和火星各自的概况,然后才能通过对比分析认识它们的异同。     

变“足不出户”为跨出地球(上)

20世纪最激动人心的成就是:人类实现了自己的飞天梦。人类跨出了地球。登上了月球,开辟了"空间天文学"新领域,也发射了大量探测器奔赴月球、火星、金星、木星、土星……甚至彗星、小行星去近距离造访。在仅仅400多年前,人们还以为太阳系就是宇宙了,而到21世纪初,人类仿佛觉得太阳系简直就是自己家园的外院。太空探测的故事太多了,我们尝试把它分成两讲来介绍,但也只能提纲挈领,梳理一下人类航天史上的大事,让读者对人类航天探测的历程有一个整体的认识而已。     

我们是星球探索者

也许是出于兴趣 ,也许是孩童时特有的对神秘事物的好奇。小学五年级时的一节《自然》课———《探索月球的秘密》 ,引起了我对神秘宇宙的兴趣 ,从此 ,我便迷上了星空 ,晴朗的 ,寂静的夜晚 ,我经常望着那眨着眼的星星。思索着它的神秘 ,我那强烈的好奇心使我有了“以后一定要有一架天文望远镜。去揭开星星的神秘”的决心。那时 ,我和好友王飞、王婵就有了每周六晚聚会的习惯。在我的提议下 ,大家开始了简单的“目视天文观测”—认星星、星座 ,观察月相变化。起初 ,我们什么都不懂 ,看来看去都觉得星空还是一个样儿 ,我们想找一个能辅导我们的…     

一位少年爱好者的话

一位少年爱好者的话我和张衍都是五年级的学生。开学后，就要升六年级了，但我们对天文的热爱是不变的。我爱好天文是从１９９４年６且开始。有一天’，我听说替木要大碰撞，这对我这个小学生来说，感到是件非常新鲜的事儿。对这件事情的来龙去脉，我却是一无所知，从此我...     

今后几年的月球探测和月球科学

近年来月球探测已经进入了一个全新的时代。特别是 1 990年以来 ,多个月球探测计划已经被成功实现 ,而且另外还有多个探测计划也在准备当中 ,并将在未来的几年内发射升空。在这种背景之下 ,中国的航天机构和有关的科学家也开始积极酝酿和开发自己的月球探测计划。这些月球探测计划将利用卫星上搭载的各种仪器探测和测量月球的地质和地理特性、化学成分和矿物组成、月球物理学特征以及包含地球大气在内的地月空间环境和行星际空间环境 ;进一步研究月球的起源和演化 ,探明月面环境 ,研究太阳等离子体物理 ,提供月面天文台和月面长期科研基地的候选地址 ,调查月球上的可利用资源 ,为将来开发月球提供充实的背景资料。参与新一轮的月球探测同样也为中国天文学研究带来了新的机会。     

太空之旅

2003年12月初,我到李元先生家取稿。李先生将写好的文稿及相关图片交给我之后,很高兴地说:"小张,今天我要送给你一本很好的书。"当时我的"谢"字还未说出口,李先生就从书桌上拿起一本印装非常精美的杂志,递到我的手上,说:"瞧,就是这本太空美术专辑--太空之旅。由《幻想》杂志社出版。"     

深空探测中的轨道设计和轨道力学

深空探测相对于地球卫星而言,指探测器脱离地球引力范围,进入行星际空间甚至距离地球更远的空间对太阳系内或者太阳系以外的天体进行探测. 从20世纪末尤其是21世纪以来,随着航天领域科技的进步和提高,对月球和太阳系其他大行星的探测,越来越多地得到世界各国的关注.近几年,我国也加快了对月球的探测步伐.2007年10月24日,我国成功发射了第1个月球探测器 嫦娥一号月球探测器,实现了精确变轨、成功绕月的预定目标,获取到大量科学数据和全月影像图,并成功实施受控撞月任务.2010年10月1日,我国又成功发射嫦娥二号月球探测器,获取了分辨率更高的全月影像图和虹湾区域高清晰影像,并成功开展环绕拉格朗日L2点等多项拓展性试验,为深空探测后续任务的实施奠定了基础.     

方兴未艾话探月

在20世纪五六十年代,发射一枚人造卫星就是一个国家国力强的一种象征;后来发展到月球探测以及建立外太空探测基地则是一个国家综合国力强大的体现,对于提高该国在国际上的威望,增强国民的巨大凝聚力很有意义。展望未来,和平利用太空,开发太空资源必然需要国际间的密切合作。可以想象,在不太久远的将来,为了建设各种月球基地,各国的探月飞船将穿梭于地-月之间,月球上面将要像蜜蜂筑巢般地忙碌起来。     

月球两极探测进展

从20世纪开始月球探测成为人类太空探测的重要内容,月球探测的手段越来越多样化,探测的分辨率越来越高,探测的区域也逐渐由全月转变为局部。月球的南北极区由于特殊的地理条件存在大面积的永久阴影区,因此一直以来备受国内外学者的重视。介绍了目前国内外对月球极区探测在光学影像、数字高程、水冰以及亮度温度等方面取得的重要科学成果,并且介绍了探测设备的参数,为我国正在开展的月球探测提供参考和建议。     

月球激光测距的现状及可能的改进方法

月球激光测距 (LLR)代表了单光子探测技术的高峰 ,是国际激光测距界奋斗的目标。本文回顾了月球激光测距的现状以及它所特有的技术难度 ,同时介绍了我们为增加月球激光测距回波光子数所提出的一些可能的改进方法。特别介绍了在月球激光测距中利用月面反射器近旁的月面扩展源探测与计算大气倾斜量 ,进而对测月的激光束实施大气倾斜量实时改正这样一个全新的概念。最后介绍了云南天文台的激光测距系统以及它的近期工作目标。     

今后几年的月球探测和月球科学

近年来月球探测已经进入了一个全新的时代。特别是1990年以来，多个月球探测计划已经被成功实现，而且另外还有多个探测计划也在准备当中，并将在未来的几年内发射升空。在这种背景之下，中国的航天机构和有关的科学家也开始积极酝酿和开发自己的月球探测计划。这些月球探测计划将利用卫星上搭载的各种仪器探测和测量月球的地质和地理特性、化学成分和矿物组成、月球物理学特征以及包含地球大气在内的地月空间环境和行星际空间环境；进一步研究月球的起源和演化，探明月面环境，研究太阳等离子体物理，提供月面天文台和月面长期科研基地的候选地址，调查月球上的可利用资源，为将来开发月球提供充实的背景资料。参与新一轮的月球探测同样也为中国天文学研究带来了新的机会。     

月球水冰将使人类梦想成真

月球水冰将使人类梦想成真１９９４年,美国宇航局发射的“克莱门汀”（Ｃｌｅｍｅｎｔｉｎｅ）号无人驾驶宇宙飞船对月球进行了新的月貌测绘,并对其矿物构成和引力分布进行了探测。１９９６年１２月,一科学小组对１９９４年该飞船发回的雷达信号进行分析后发现,月球...     

月球激光测距的现状及可能的改进方法

月球激光测距（LLR）代表了单光子探测技术的高峰，是国际激光测距界奋斗的目标。本文回顾了月球激光测距的现状以及它所持有的技术难度，同时介绍了我们为增加月球激光测距回波光子数所提出的一些可能的改进方法。特别介绍了在月球激光测距中利用月面反射器近旁的月面扩展源探测与计算大气倾斜量，进而对测月的激光束实施大气倾斜量实时改正这样一个全新的概念，最后介绍了云南天文台的激光测距系统以及它的近期工作目标。     

月亮之上的马拉松

京时间2013年12月15日4时35分,嫦娥三号着陆器和巡视器成功实现分离。玉兔号月球车从着陆器转移机构上绥绥驶下,开始7在月球上的征程。月球与行量探测任务的探测方式主要包括三种：飞掠和环绕探测、着陆和巡视探测、采样返回。戋一的嫦娥一号和二号任务即为环绕月球探测的卫星,而嫦撬三号则将开展实现月衷着陆和巡视探测。巡视器可携仪器代臂人类承担科学考察、设备安装等任务,能对天体表面物质近距膏分析。但相比环绕探测,其技术难度更大,目前仅在月球和火星这两颗矩离臻们最近的天体上成功实施。     

表层穿透雷达在月球和深空探测中的应用

对月球以及更远天体或者空间环境的探测是人类航天活动的重要方向。开展月球和深空探测有利于研究太阳系起源、演化与现状,以及生命起源与演变等重大科学问题,有利于催生基础性、前瞻性的学科与技术。相比光学探测方法,雷达具有强穿透性、极化特性以及不受光照限制等优势,是探测天体特性的有效手段之一,在月球和深空探测中发挥了重要作用。电磁波能够穿透几米到几千米的次表层,可用于探测月球和深空目标的表层介电常数、次表层结构、电离层及水冰等。按照探测方式的不同,表层穿透雷达探测主要包括地基雷达、环绕器雷达及巡视器雷达3种方式。针对不同的科学目标,不同的探测方式具有各自的优势和不足。回顾了表层穿透雷达在月球、火星以及小行星等探测中的科学应用,总结了已经投入使用以及计划中的各种雷达科学载荷的探测任务、参数设计、工作原理和探测结果,展望了在未来利用表层穿透雷达进行月球和深空探测的发展趋势。     

对月球形状的估算

1799年,Laplace发现月球的3个主惯量矩,与月球的轨道和自转状态并不相符.有些学者认为,这可能是现在的月球仍保留了早期的"化石"形状.大约在三十多亿年前,月球曾经离地球很近并且转得较快,然后月球逐渐迁移远离地球并且转动得慢了下来.在此迁移的较早时期,月球受到了引潮力和自转离心力的作用,成为一个椭球体.并且很快凝固.所幸的是,固态月球的岩石圈较为稳定,使我们现在仍然能够看到很早时期月球的形状.文中利用月球天平动参数以及引力场系数,计算了椭球体3个主向径a,b,c的长度和月球的平衡潮形状,得到如下3个结论:(1)开始时月球离地球是非常近的,大约在三十亿年前月球可能已经冷却和固化,现在的月球基本上保留了凝结时的形状.(2)证明了液态月球的潮汐形变是月球平衡潮高度的1.934倍.因此用月球引力场推算月球形状时,必需考虑到流体勒夫数hf=1.934的影响.(3)根据月球三个主轴a,6,c的长度之差,推算了月球临凝固时的月地距离为1.7455×1O8m,自转周期为3.652 day.从而推算出月球临凝固时的恒星月长度为8.34day.因此在月球凝结时,月球被锁定在与自转速率比为2:1的共振轨道上.