月球重力场对月球内部结构研究的作用

月球是人类深空探测的首要目标,而月球的内部结构则是我们了解月球与地月系形成与演化的重要窗口.相比于其他物理场,月球重力场模型具有全球均匀覆盖、精度和分辨率持续提高的特点,在月球内部结构研究中扮演着重要作用.本文对月球重力场在月球内部结构研究中发挥的作用进行了论述,包括月壳、月幔以及月核,其中重点介绍了高阶次重力场模型对...     

月球南北两极研究进展与发展趋势

本文着重对上世纪90年代开始的对月探测中关于月球南北两极的一些研究结果进行了综述，包括地质地貌，水冰及其光照条件等问题.笔者认为，在未来的对月球两极的探测活动中，获取月球两极更高空间分辨率的地形和地质等数据是非常重要的，而与此相关的光照，温度及同月球基地建设相关问题等研究将是主要的研究方向，且必将随着各国探测进程的发展取得更多和更深刻的认识.     

基于大倾角卫星轨道跟踪数据的月球重力场模型仿真解算

本文针对已有月球探测任务主要为极轨的特点,仿真分析了大倾角轨道卫星跟踪数据在月球重力场解算中的贡献.文中针对极轨道、77°倾角和极轨道结合77°倾角轨道三种情况各三个月的轨道跟踪数据进行了月球重力场模型仿真解算,通过重力场功率谱、基于解算模型位系数协方差矩阵的重力异常及月球大地水准面误差以及精密定轨等手段对解算模型进行...     

月球探测及月球重力场的确定

针对近年月球探测渐成热点和我国即将发射“嫦娥卫星”的状况，本文首先归纳了月球各项几何与物理特性以及月球探测的经济、科学和战略意义.然后，讨论了月球重力场在探月中的作用，并对国外月球重力场研究的发展历程、主要方法及面临的困难进行了综述.最后，结合我国“嫦娥工程”，对我国月球重力场探测的可行性，从航天运载能力、轨道跟踪手段、重力场恢复技术以及方法创新等方面进行了分析，以期为我国自主确定月球重力场模型提供参考依据.     

编者按

浩瀚的太空,无穷尽的空间,人类生活在其中的地球上．自古以来,人类对太空始终存着深深的思考与向往．地球有一颗长久相伴的天然卫星——月球．月球是人类有文明以来,特别是近代,期望能够征服的天体．自20世纪50年代人类进入太空、开辟太空时代以来,已经多次用人造飞行器对月进行探测．特别是20世纪60年代以后十多年间,以美国、前苏联为代表的国家花巨大资金进行了月球探测．1969年,美国月球人阿姆斯特朗第一次踏上月球,开辟了人类就地探月的先河．经过十几年的宁静期后,20世纪90年代,以美国提出“重返月球”计划为起点,各个国家起动了新一轮探月热潮．在这股热潮中,     

月球表层及月壳物质密度分布特征

月球表层与月壳岩石密度的横向与径向的变化,反映了月表及内部成分以及月球演化等特征.本文利用月球勘探者号伽马射线谱仪探测的月表Fe, Th与Mg元素分布数据,依据前人给出的元素含量与岩石类型的关系,对月球表层进行了岩性填图,并结合岩石样品与陨石的密度测试数据建立初始密度模型,采用铁元素与岩石密度的关系对其进行修正,从而建立了月表物质密度分布模型.基于嫦娥一号激光测高数据和日本SELENE计划发布的月球重力模型,计算出月球布格重力异常,进而反演得到月壳0~40 km深度范围内岩石平均密度分布模型.分析表明,大部分区域上,月壳至少月壳上部岩石成分主要以轻质的富含铝、钙、镁质的硅酸盐类岩石为主.由此推测,原始月壳极有可能是由轻质的、富含钙、镁质硅酸盐类岩石构成的全球性月壳.现今的玄武岩与克里普岩只是覆盖于原始的月壳之上的岩层,且厚度不大.     

绕月探测工程的初步科学成果

嫦娥一号是我国发射的第一个月球轨道探测器, 是中国月球探测工程“绕”、“落”、“回”发展战略的第一步. 嫦娥一号于2007年10月24日在西昌卫星发射中心成功发射, 2009年3月1日受控落月于52.36°E, 1.50°S的丰富海区域, 在轨运行495天, 比预期一年的工作寿命延长4个多月, 一共获得了1.37 TB的原始科学探测数据, 在此基础上目前已生产出约4 TB科学应用数据产品. 通过对这些科学探测数据的初步分析和应用研究, 已经获得了包括“中国首次月球探测工程全月球影像图”在内的一系列科学成果, 圆满实现了预期的各项科学目标, 为推动我国月球科学和天体化学的研究和后续月球探测工程的开展奠定了重要基础.     

空间跟踪技术的发展对月球重力场模型的改进

本文基于绕月卫星跟踪技术的三种模式,即地面跟踪模式、高低跟踪模式和低低跟踪模式,将月球重力场的发展历程分为四个阶段.分别介绍了各阶段跟踪模式的主要原理、技术特点以及所获取的具有代表性的重力场模型,并对这些模型的精度特征进行了评述.进而,通过分析不同阶段重力场模型所获取的月球重力异常特征和精度、不同阶段重力场模型的定轨精度,阐明了:空间跟踪技术的进步,极大地提高了月球重力场模型的精度,并且,有效地促进了对月球物质结构特征的认识和绕月卫星定轨的可靠性.最后对月球重力场模型中尚存在的问题以及探测技术的发展前景进行了分析和展望.     

嫦娥一号图像数据处理与全月球影像制图

“中国首次月球探测工程全月球影像图”是我国第一幅覆盖月球的遥感影像图, 将成为嫦娥工程后期探测和月球科学研究的重要基础图件. 详细介绍了嫦娥一号CCD图像数据的获取、数据特点和数据质量, 描述了图像数据的处理方法和流程, 按制图规范对图像数据进行了镶嵌拼接和处理, 制作了覆盖全月球的1:250万比例尺影像图, 并进行了影像图的定位精度分析. 数据处理和制图结果表明, 嫦娥一号CCD数据及其定位精度能够满足1:250万比例尺的制图要求, 制作的“中国首次月球探测工程全月球影像图”, 其相对定位精度优于240 m, 平面定位精度约为100 m~1.5 km, 定位精度略好于2005联合控制网(ULCN2005)和克莱门汀基础地图(2.0版); 对所有像元进行了逐一光度校正, 大大改善了全球图像的一致性, 是目前覆盖最全、图像质量最好、定位精度最高的全月球影像图.     

月球的全球构造格架初探

长期以来,最初依据月表反照率建立的月陆、月海二分法一直主导着人们对于月球构造格架的基本认识,然而自20世纪末以来的各种月球探测数据均表明,南极艾肯盆地作为月球上最大的撞击盆地不仅占据了月表很大的面积,而且有不同于月陆和月海的性质及演化过程.本文通过综合研究月球典型的地球物理、地球化学以及地形特征,初步确定了月球的全球构造格架是一个既有横向表面延伸又有纵向深部延伸的三元结构,包含三个月球大地构造单元,分别是主要覆盖正面风暴洋及周围月海盆地区域的月海构造域、主要覆盖背面高地的月陆构造域以及位于南极艾肯盆地的南极艾肯盆地构造域.     

在嫦娥一号探月工程中求定月球重力场

月球重力场制约着近月外空间物体的运动,同时环月飞行器的运动也反映了月球重力场的作用. 本文结合我国嫦娥一号探月工程,探讨了利用月球卫星的地面跟踪资料,求定月球重力场的基本理论和方法,分析了环月卫星的轨道高度、地面跟踪采样时间间隔和跟踪精度等对求定月球重力场的影响. 若单独利用我国嫦娥一号探月工程的地面跟踪数据,恢复30阶次左右的月球重力场模型是一个比较实际的目标. 地面跟踪最好能以75s的时间间隔进行采样,数据连续提供时间应不少于30个昼夜,月球卫星星下点的月面轨迹间距不大于110km.     

基于"嫦娥一号"跟踪数据的月球重力场模型CEGM-01

本文介绍了"嫦娥一号"月球探测卫星轨道跟踪数据的特征,简要阐述了基于动力法精密定轨解算月球重力场模型的原理及策略.在"嫦娥一号"测控数据精度和覆盖均有限的条件下,独立使用"嫦娥一号"月球探测器6个月的在轨运行双程测距测速跟踪数据,成功得到了50阶次月球重力场模型CEGM-01.通过多种方式,如重力场模型频谱特性、实测数据定轨残差、月球重力异常特征、与地形的相关性及导纳值,对解算得到的CEGM-01月球重力场模型进行了精度评价,分析了相应的物理特性和效果.结果表明了CEGM-01解算过程的有效合理.在此基础上展望了我国月球重力场探测未来可能的发展方向.     

月球辐射状撞击坑经度方向分布特征与同步旋转轨道状态模拟分析

月球目前的同步旋转轨道状态使得形成的撞击坑分布满足一定的不对称性.本文利用最新的LRO影像和地形数据,结合早期的Clementine影响数据,分析了月球辐射状撞击坑经度方向成坑率分布,结果表明所识别的辐射状撞击坑的.年龄为O.9 Ga内,西一东半球方向存在明显不对称性,比值约为1.35~1.53;同时利用辐射状撞击坑模拟了0.9 Ga内的同步旋转轨道的平均状态,得到该时间内月球的向点-背点为70°W—110°E附近;最后利用撞击坑数据库资料对月球形成以来各地质世纪时间尺度内的撞击坑进行了成坑率分布分析,结论表明月球在大爆炸中后期间可能处于过近似的同步轨道旋转状态,但是与现在的轨道运行状态相反,月球在之后的地质时期内经历了翻转,其诱因可能是雨海和东方海盆地遭受的撞击.     

基于神经网络方法获得最优化月球内部结构模型

由于观测手段有限,目前对月球内部结构的认识还存在很大的不确定性,至今仍没有一个被广泛认可的内部结构模型,且现有对月球内部结构模型的研究几乎很少关注观测值对观测精度的影响.本研究采用混合密度神经网络方法得到了月球内部结构模型的后验概率密度分布,获得了平均月球内部结构模型(Mean模型)、最大后验概率对应的月球内部结构模型...     

我国地球物理测井技术的发展与战略初探

油气测井是十大石油学科之一，是石油工业高新技术含量最多的学科之一。近70年来，从第一代的半自动测井仪到现在的第五代的成像测井仪，发展非常迅速。现在成像测井已成为油气测井发展的主流方向和未来趋势。我国的测井技术与国外相比，在常规测井资料分析、解释方面处于国际先进水来；在电磁、声波测井基础理论研究方面的差距并非很大；其主要差距是仪器、方法、应用基础研究、管理科学和软件上。在未来的发展中，应力求以解决勘探地质难题、和工程测井难题为重点发展适应我国需求的测井系统。     

Water content of ignimbrites: Lunar implications

The most important lunar resource may be ignimbrite because of its water content. The variation of water in tuff as a function of degree of welding, oxidation and flow thickness is of direct significance to lunar basing in volcanic terrains on the moon. The fact that many calderas on earth have ignimbritic « aprons » extending from them is correlatable with the apron-type ray patterns around certain post-mare and highland craters on the moon. If lunar craters can be positively identified with associated ignimbritic flows then such areas are potentially water richer than impacted environments. Electrolytic hygrometry and static dehydration analysis of the Tumulo Creek, Wineglass, Bishop, Pelée and Gharvegh tuffs indicate a wide span in water content from 0.2 to 4.1 % even within one flow unit. Devitrification of the mesostasis of these tuffs expels water. Water content apparently varies as a function of flow geometry and possibly thickness. The lower portions of the Tumulo Creek tuff are more hydrous than the upper portions. A slight increase in water content is observed with increase in oxidation. Most of the water in all welded tuffs analysed with the hygrometer is driven off at around 300°C suggesting polymeric hydroxyl bonding with dissociation energies ranging from 2 to 8 kilocalories per mole. However, other types of bonding — Van der Waal, coordinated hydroxyl, free monomeric hydroxyl, etc. — are probably also present. No single, simple bond type controls water retention in rocks. Lunar exploration techniques for hydrous portions of ignimbrite flows include the lateral and vertical application of the epithermal log.     

月球探测计划中影像数据的格式

月球影像数据是研究月球的地貌、地表形态，绘制全月地形图以及进行各种相关科学研究的基础.早期的Lunar orbiter，Apollo，Surveyor基本是以模拟影像格式传回地球，经过扫描后以照片形式发布.Clementine 的数据是通过PDS中心，以PDS的形式发布的.影像数据的保存与发布格式应遵循以下原则：数据格式要便于经常更新和补充；能够在各种平台和各不同目的使用人群中方便地使用；要符合国际标准，方便处理，能够与以前多次探测计划得到的数据结合使用.为中国嫦娥工程的影像数据格式提出建议.     

THE DEVELOPMENT OF OPTICAL REMOTE SENSING TECHNOLOGY AND ITS APPLICATION TO THE ACTIVE TECTONICS RESEARCH

Remote sensing technology has brought great convenience to our understanding of the macroscopic geological features since its inception. Especially, great progress has been made in manufacturing techniques of remote sensing platforms and sensors since the mid 20th century, and a huge number of global remote sensing data have been acquired. The quality of the data has been greatly improved based on the sensor's development. This article briefly reviews the processes of development of the remote sensing technology, elaborates on several satellites' parameters which have important significance for active tectonics interpretation, such as Landsat, SPOT, QuickBird, etc., and systematically reviews the progress in optical image interpretation made with the improvement of image resolution. The paper also briefly introduces the latest optical imaging correlation techniques, the detailed geomorphological mapping techniques based high-resolution satellite images, and the perspective of application of the remote sensing technology to active tectonics research.