祝融号火星表面磁场探测仪的沿轨标定

作为中国首次火星探测计划“天问一号”任务的一部分,祝融号火星车于2021年5月15日成功着陆火星表面,并开始在乌托邦平原南部进行科学探测.祝融号火星表面磁场探测仪(RoMAG)是火星车上六个有效载荷之一,它由两个相同的高灵敏度三轴磁通门磁强计组成,随火星车在火星表面进行移动磁测量.尽管在发射前已经进行了火星车磁补偿以消除磁干扰,但由于有效载荷和太阳能电池板等在发射前后的状态不同,需要对磁强计进行沿轨校准,以获得更精确的火星磁场.本文分别利用桅杆偏航旋转和火星车偏航旋转两种方法确定火星水平磁分量.结果表明,两种方法测得的火星水平磁场分量具有较好的一致性,均方根偏差小于2.0nT.火星背景磁场垂直分量则可根据干扰场呈现偶极场分布的假设来约束.磁场测量值与太阳能帆板电流之间的线性相关关系可用于常规探测中的磁场校准,可以得到更精确的火星表面背景磁场.     

“祝融号”火星车多光谱相机岩矿类型识别的地面验证研究

中国首个自主火星探测任务“天问一号”探测器于2020-07成功发射,其搭载的中国首台火星车“祝融号”将在着陆火星后开展巡视探测,获取中国火星探测的原始科学数据。识别火星表面岩矿类型对于了解火星的大气变化、环境状态、地质演化以及生物宜居性等具有重要意义。本研究利用“祝融号”火星车搭载的多光谱相机载荷鉴定件（8个波段）在地球环境下拍摄并获取了18种火星表面岩矿的多光谱影像数据。基于该数据所开展的火星岩矿类型的识别研究可为未来基于“祝融号”多光谱相机数据进行火星表面岩矿的原位识别提供指导。本文所采用的基于多光谱影像波段运算和彩色图像HSV颜色特征直方图的岩矿识别方法,可从多光谱特征和颜色特征两个层面来识别不同类型的岩矿。所使用的多光谱影像数据是在太阳高度角约60°、拍摄高度1.8 m、拍摄角度约37°的条件下采集所得。在该实验条件下,两种识别方法共提取出12种岩矿的识别指标。基于多光谱影像波段运算可以区分出在8个特定波段下具有突出光谱特征的岩矿类型,而基于图像HSV颜色特征可区分出颜色特征分布较为集中的岩矿类型。同时,研究发现拍摄角度不同会对岩矿的识别效果产生不可忽略的影响。     

《郑州历史地理研究》述评

此书探讨了郑州与中国古代文明起源、郑州古代的交通、郑州与中国早期商业文明的关系、郑州古代水系湖泊分布、郑州地区古城与古国、郑州行政区划变迁等问题。     

“祝融号”在轨定标光谱揭示火星北部低地卤水活动的矿物学证据

含水矿物对火星早期水环境具有直接的指示作用,但目前已发现的各类黏土矿物和蒸发盐主要出露于火星南部古老的高地.虽然火星北部低地可能曾经存在古海洋,但其表面覆盖了一层无光谱吸收特征物质,轨道红外高光谱遥感未能探测到液态水活动的物质成分证据.中国首次火星探测任务“天问一号”的“祝融号”火星车着陆于北部低地推测的古海岸带区域,开展了高空间分辨的巡视探测,以揭示该地区的地质和环境演化.火星经常性出现沙尘暴天气,沙尘不仅覆盖了火星地表,也覆盖到火星车上的光谱定标板;此外,“祝融号”短波红外光谱数据还受温度变化、大气二氧化碳吸收等因素的影响.本文对“祝融号”所获取的原位短波红外光谱数据进行了重新校准,最大程度地解决了上述因素的影响.校准后的光谱数据显示着陆区的反射率落在火星土壤的正常值范围,同时确认一些重要吸收峰的存在.根据标校后短波红外光谱的吸收特征识别出着陆区存在多水硫酸盐、石膏、含水硅酸盐等组分,其中硫酸盐含量低于27～39wt.%.研究结果进一步确认了“祝融号”火星车着陆区曾有过液态水活动,为地下水或古海岸线假说提供了矿物学证据.     

“祝融号”火星车立体视觉系统的几何自检校EI北大核心CSCD

“祝融号”是我国首个成功在火星表面开展巡视探测的火星车。为了确保火星车遥操作任务精准的实施,需要对立体视觉系统实施自检校。本文提出了附有立体约束和桅杆机构运动约束的联合平差自检校模型。经过模拟试验证明本文提出的自检校方法具有较高的视觉定位精度。在火星真实试验中,获得检核点中误差的平均值为12.3 mm。有效保障了“祝融号”火星车精准地完成遥操作任务。     

天问一号着陆区的古环境演化

我国首次火星探测任务天问一号已经成功实现“绕、落、巡”三个阶段的既定目标。天问一号轨道器进行了大量的火星环绕探测，其所搭载的祝融号火星车也在着陆区表面开展了巡视探测，获得了极其珍贵的探测数据，为研究火星环境和演化历史提供了前所未有的机遇。通过对天问一号遥感和就位探测数据的分析研究，在着陆区的地形地貌、物质组成、现代气象特征和次表层结构等方面取得了一系列创新性成果，对认识着陆区的古环境演化、了解火星的地质历史，理解地球乃至整个太阳系的形成和演化具有重要意义。