使用体积离散方法计算不规则小天体表面重力场

在小行星探测任务中,航天器轨道设计需要充分考虑到小行星的非球形引力场的影响.太阳系中大部分小行星具有形状不规则、密度不均匀的特点,因此,在没有绕飞轨道数据的情况下,精确计算其引力场非常困难.利用不规则小行星的多面体模型,采用体积离散方法通过直接积分计算小行星引力场球谐系数和表面重力场分布情况.将该方法与多面体方法进行了比较,并以(433)Eros为例,通过该方法计算得到的结果与NEAR(Near-Earth Asteroid Rendezvous)探测器的轨道数据反演结果比较,C20项误差不超过2%,使用该方法对我国小行星探测任务拟探测的(1996)FG3小行星的重力场进行了计算.以嫦娥二号探测器飞越的(4179)Toutatis小行星为例,结合相应的雷达观测数据提供的小行星形状模型,计算其表面引力势情况,为通过飞越任务获取的光学图像分析其表壤的分布、流向等提供了相应的理论依据.该方法适用于密度不均匀天体,可为小行星探测任务轨道设计和着陆提供可靠的小行星引力场数据.     

嫦娥一号干涉成像光谱(IIM)数据再处理研究

嫦娥一号卫星搭载的干涉成像光谱仪(Interference Imaging Spectrometer, IIM)用于获得月表元素的含量. IIM光谱左右色调不均一, 影响元素制图精度, 因此有必要对其进行平场校正, 消除探测器各像元的光谱响应不一致对图像产生的影响. 在嫦娥一号卫星在轨运行1 yr期间(2007年10月至2008年10月), 干涉成像光谱仪共获得576轨数据, 之前已有学者进行过平场校正, 但是校正结果不能适用于月表所有地区. 结合了2008年11月和12月获得的130轨数据, 采用基于光谱特征的反射率归一化方法, 通过选取大量太阳矢量与卫星轨道面夹角beta对称的轨道中的均一平坦、无曝光过度地区的光谱数据, 对其平均求得平均行, 利用平均行求得校正因子实现平场校正. 对比校正前后光谱图像和反射率曲线, 月球不同地形的色调不均一现象和条纹均得到有效的消除, 这将有利于后续元素的反演和实际应用.     

小行星热物理及Yarkovsky效应和YORP效应的研究进展

小行星热物理的研究是近年来小行星研究中一个前沿方向。简单阐述了在小行星热物理这一研究领域中常用的热物理模型,利用这些热物理模型并结合空间或地面红外望远镜的观测数据,可获得小行星的一些热物理参数,如热惯量、几何反照率、有效直径、表面粗糙度、表面温度等。介绍了小行星的形状模型及红外观测,还介绍了利用这些模型得到的部分小行星热物理参数。通过这些热物理参数,可进一步研究小行星的Yarkovsky效应和YORP效应等,甚至可为人造航天器着陆小行星表面及小行星采样返回任务提供相关科学信息。     

随机森林算法实现小行星分类

随着小行星光谱和测光数据不断增加,以此为基础已有多种分类方法对小行星进行分类.使用随机森林算法对Sloan Digital Sky Survey(SDSS)Moving Object Catalogue(MOC)的观测结果进行小行星分类.根据小行星g、r、i、z 4个波段的星等,结合Tholen、Bus、Lazzaro、De Meo等人已有的分类工作和主成分分析,对多达48642颗的小行星进行了分类,实现了大数据集的小行星类别判定,把这些小行星分为8个类别(C、X、S、B、D、K、L和V).     

绕月探测工程CCD立体相机的实验室辐射定标

探月光学有效载荷系统含CCD立体相机与干涉成像光谱仪两台光学遥感器,CCD立体相机完成的科学目标主要是与激光高度计配合获取月球表面三维立体图像。文章主要叙述了三线阵立体相机的工作原理,定标内容、目的以及CCD裸片像元检测和整机的相对定标和绝对定标过程。     

小行星族群热物理参数及分布特征研究

小行星热物理是近年来小行星研究领域的一个重要环节, 随着红外观测技术的进步, 该领域的研究取得了长足发展. 小行星发出的热辐射取决于小行星的尺寸、形状、反照率、热惯量(Gamma)、粗糙度等热物理参数. 研究小行星热物理特性的科学意义是多方面的, 比如能够帮助我们计算小行星的Yarkovsky效应和YORP (Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Paddackor)效应, 还能对小行星表面的表壤颗粒尺寸进行估算, 从而能更好地对小行星表面的物质成分特征进行研究. 另一方面, 研究小行星族群的热物理特性, 可进一步为研究小行星、小行星带乃至太阳系的形成和演化机制提供重要科学依据. 本文借助先进热物理模型(Advanced Thermophysical Model, ATPM), 结合相应的中红外观测资料计算了Vesta族群、Nysa-Polana族群、Pallas族群、Themis族群、 近地小行星(341843) 2008 EV5、 近地小行星(3200) Phaethon的热物理参数, 揭示了不同种类、不同族群的小行星之间热物理参数的差异和造成这些差异的原因, 以及相同族群中的小行星热物理参数的相似性, 并且基于这些差异和相似性对近地小行星和族群之间的联系及其轨道演化过程进行了讨论.
Vesta族群是由小行星(4) Vesta经历碰撞后产生的碎片形成的. 本文研究了该族群中的10颗小行星, 得到这10颗Vesta族群小行星的平均热惯量为42 $\rm Jm^{-2}\cdot s^{-1/2}\cdot K^{-1}$, 平均几何反照率大小0.328, 并发现与之对应的表面粗糙度普遍较低. 此外, 对已有的主带区域小行星几何反照率进行统计后, 发现Vesta族群小行星的几何反照率普遍偏大, 基于这些热物理参数, 我们进一步估算了这10颗小行星的表壤粒径尺寸范围在0.006--1.673 mm之间. Themis族群也是小行星带中重要的族群之一, 该族群小行星物质成分比较原始, 且成员中大部分可能都有水冰的存在, 对其成员小行星的热物理特性研究可为我们提供该族群母体小行星的内部信息. 我们借助WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer)红外观测和ATPM对该族群中3颗体积较大的小行星(62) Erato、(171) Ophelia和(222) Lucia的热物理参数进行了计算, 发现3者之间的热参数大小非常接近, 从热物理的角度证明了这3颗小行星有可能是来自于同一个母体.
小行星(341843) 2008 EV5是一颗Aten型近地小行星(NEA), 光谱类型为C型, 具有潜在撞击地球的危险, 该小行星曾是欧洲空间局(ESA)的小行星探测任务Marco-Polo-R的基准探测目标, 我们借助ATPM和WISE红外观测得到2008 EV5的热惯量$\Gamma = 110_{-10}^{+30}$ $\rm Jm^{-2}\cdot s^{-1/2}\cdot K^{-1}$, 几何反照率$p_v= 0.095_{-0.003}^{+0.016}$, 有效直径$D_eff= 431_{-33}^{+6} \rm m$. 由于其热惯量相对大多数近地小行星较小, 我们推测其可能来自主带区域, 并对其1000条克隆轨道进行了逆向积分1 Myr, 发现其来自主带区域的概率为6.1%, 同时估算了表壤粒径尺寸为0.58--1.3 mm. 研究表明, 2008 EV5有可能来自于Nysa-Polana族群, 我们对这个族群中的小行星(135) Hertha的热参数进行了计算, 得到该小行星的$\Gamma = 30_{-21}^{+35}$ $\rm Jm^{-2}\cdot s^{-1/2}\cdot K^{-1}$, $p_v=0.135_{-0.034}^{+0.018}$, $D_eff=82.863_{-5.027}^{+12.937} \rm km$. 小行星(3200) Phaethon是日本航空航天局探测器(Japan Aerospace Exploration Agency, JAXA) DESTINY+ (Demonstration and Experiment of Space Technology for INterplanetary voYage Phaethon fLyby dUSt science)的探测目标, 其特殊的轨道形状(大偏心率、小近日点距离)导致在一个轨道周期内温度的变化幅度较大, 使之具有特殊的物理特性. 此外, 该小行星也是双子座流星雨的起源. 研究表明Phaethon起源于主带区域中的Pallas族群, 该族群是小行星带中B-type小行星的重要来源, 其成员数目不多, 但目前大部分的具有活动性的小行星均与Pallas族群相关. 本文中, 我们借助ATPM和WISE的红外观测得到Phaethon和Pallas族群小行星Zerlina的热惯量分别为: $\Gamma_Phaethon= 550_{-290}^{+920}$ $\rm Jm^{-2}\cdot s^{-1/2}\cdot K^{-1}$, $\Gamma_Zerlina=0_{-0}^{+34}$ $\rm Jm^{-2}\cdot s^{-1/2}\cdot K^{-1}$, 几何反照率分别为: $p_{v, Zerlina}=0.1435_{-0.0325}^{+0.0420}$, $p_{v, Phaethon}=0.1253_{-0.0020}^{+0.0034}$, 热参数上的差异可能是由于Phaethon较强的活动性, 当Phaethon的轨道演化至当前位置时, 其较高的近日点温度会使表面的物质发生变化, 同时观测也表明Phaethon有质量流失现象, 使得Phaethon与Pallas族群其他小行星相比, 其表面特性发生改变, 从而热物理参数也随之改变.     

小行星YORP效应的观测研究现状

YORP效应由不规则形状小行星在太阳辐射下的局部反冲力差异导致的净力矩所引起,长期作用可以改变小行星自转状态.从小行星YORP效应的科学意义和研究概况出发,阐述了YORP效应对小行星演化的重要性,并详细介绍了小行星YORP效应的理论基础和观测研究现状.目前仅有6颗小行星的YORP效应被观测证实,并计算得到由YORP驱动...     

国际天文学联合会1988—1991年的专业委员会

豹号委员会名称主席副主席4历书弓学术资料与天文数据6天文电报 7天体力学8方位天文学9不忆器与技术10太阳活动12太阳大气辐射和结构14原子与分子资料15彗星、小行星和队星的物理研究16行星与卫星的物理研究K .Seidelma价G .WilkinsE .RoemerJ .HenrardM .MiyamotoJ .DavisE .R .PriestJ .W.Harvey5 .Sahal·BreehotJ .RaheA .Brahic 美国 英国 美国 比利时 日本澳大利亚 英国 美国 法国联邦德国 法国19地球自转M.Feissel法国20小行里、彗里、卫星的位置与运动R .West联邦德国21夜天光A一C.Levasseur一Regourd法国22流星和行星…     

飞行器近小行星轨道动力学的特点及研究意义

该文在介绍小行星及对其探测意义的基础上,以NEAR、Muses-C(Hayabusa)小行星探测器为例,重点分析了飞行器与小行星距离较近时(near asteroid)的动力学环境及其对环绕小行星飞行的飞行器设计的影响.并以旋转的二阶二次重力场和小行星Castalia为例,进一步阐述近小行星轨道动力学的一些特点和结论.此外,还给出了小行星探测的一些建议和设想.     

明安图射电频谱日像仪图像的强度定标方法

明安图射电频谱日像仪(Mingantu Spectral Radioheliograph, MUSER)能够在0.4--15GHz超宽频带内实现高时间、高空间、高频率分辨率的太阳射电成像. 而射电亮温度是描述太阳物理过程的一个重要的参数, 在研究不同射电辐射机制、太阳磁场以及太阳爆发过程中非热粒子加速等问题上有着非常重要的作用, 因此必须对MUSER观测的图像进行亮温度定标. 将介绍一种适用于射电日像仪图像强度定标的方法. 太阳射电图像中包含着太阳圆盘的结构信息, 利用射电日像仪短基线的可视度函数拟合第一类贝塞尔函数, 可以得到图像中宁静太阳圆盘的射电半径和强度, 再利用瑞利-金斯定律和每天的太阳射电流量可以计算得到每天图像的定标因子$G_c$, 从而实现对MUSER图像强度的定标. 将该方法应用到MUSER的实际观测数据中, 包括宁静太阳和有太阳射电爆发等不同的情况, $G_c$的误差基本不超过10%, 得到的宁静太阳亮温度与其他宁静太阳的结果具有较高的相关性, 表明了此方法的可行性和有效性.     

小行星紫金三号和紫金四号

紫金三号(P.O.3)和紫金四号(P.O.4)是两颗小行星星历表上所未载有的小行星,各发现于1956年12月6日和12月25日的其他小行星的底片上.在以后的二三十天中,各得到五六次观测.所有的观测数据和用以计算出的两组初步椭圆轨道根数如下:     

行星无人探测车地形重构技术综述

多个行星探测车已在月球和火星表面成功漫游,高分辨率、高精度的行星表面地形数据是行星无人探测车在行星表面行进和科学探测的基础,是行星无人探测车进行路径规划和安全避障的基本保证,对人类认识和开展月球及深空探测活动具有重大意义。对这一技术的研究现状展开综述,首先对过去在行星表面成功展开漫游的无人探测车及其地形重构技术方法进行简要介绍,包括3个月球车:Lunokhod 1、Lunokhod 2、玉兔号和4个火星车:旅居者号、勇气号、机遇号、好奇者号。其次对地形重构过程中的核心环节立体匹配的不同方法进行比较,分析了目前国内外应用于行星无人探测车地形重构的立体匹配算法及其特点。最后,对行星无人探测车地形重构研究存在的问题进行分析,提出了今后的研究重点及方向。     

国际小行星搜寻活动

2008年2月1日至3月14日和3月17日至4月30日,历时三个月共两期国际小行星搜寻活动（International Asteroid Search Campaign,简称IASC）已经圆满结束。中国、德国、意大利、日本、摩洛哥、波兰、葡萄牙、美国、加拿大等9个国家的几十所学校参加了活动。到目前为止,两期活动共发现主带小行星6颗,证认了近地小行星34颗,获得虚拟撞击体观测结果6次。中国学生在此次活动中发现主带小行星1颗,证认了近地小行星4颗,获得虚拟撞击体观测结果1次。     

接触双小行星(4179) Toutatis的形成机制研究

<正>接触双小行星是一类明显由两部分结构相接而构成的单小行星.地面雷达观测结果表明直径大于200 m的近地小行星中大约14%为接触双小行星,而且目前3个小天体探测任务(隼鸟号、嫦娥二号和罗塞塔号)的探测目标也都具有接触双星结构.接触双小行星是一类重要的小行星类型,对其形成机制开展研究能够为深入理解小行星的形成演化提供重要线索.     

大事聚焦

日期内容8月4日.“轨道太阳天文台7号”首次探测到高能太阳,射线谱线(1972)8月6日.美国宇航局宣布在火星陨石A山840(刃1中发现原始微生物化石(1996)8月7日.“水手7号‘,在3500千米处掠过火星,发回126幅高质量照片,主要是火星南半球的图像(l%9)。8月10日.美国天文学家霍尔发现火星外侧的卫星—火卫二(1877).“月球轨道1号”发射(1966),此后陆续发射的2一5号,均获成功,提供了月球表面的高质量图像。.“麦哲伦”进人环金星轨道,开始执行雷达测绘金星表面的计划(1990),1994年菜月n日在金星大气中烧毁。8月13日.威特发现爱神星(,J、行星433号)( …     

SAGE测光巡天数据处理方法研究

元素丰度与星系演化(Stellar Abundance and Galactic Evolution,SAGE)是自主设计的能够准确计算恒星大气参数以及消光的新测光系统。对北天除银盘外共计约12 000 deg2的天区开展了SAGE系统测光巡天,计划获取约5亿颗恒星的高精度测光数据。单次曝光条件下100σ完备星等uSC～17. 3,vSAGE～16. 8(AB星等),这些为研究银河系提供宝贵的测光资料。介绍了巡天专用的数据处理程序的研究和开发,主要研究了针对单幅图像的快速自动化处理过程,重点介绍数据改正、天体测量校正、测光和流量定标过程,以及数据结果和数据质量检测等。     

2019年十大太空故事

2019年见证了太空领域所取得的多项突破。在太阳系内,一个探测器对小行星表面之下的物质进行了采样;天文学家对海王星存档图像的仔细筛查发现了它迄今最小的卫星。此前对冥王星进行了近距离探访的探测器又飞过了另一个更为遥远的天体,为了解行星演化的历史打开了新的窗口。一个新的探测器着陆到了火星上,意在首次了解火星表面之下正在发生些什么。     

嫦娥二号CCD立体相机图像质量分析

嫦娥二号卫星作为我国第2颗成功发射的月球探测器,搭载的CCD立体相机在轨运行期间获得覆盖全月的7 m分辨率图像,给月球科学家提供了重要的研究基础数据。开展了对CCD立体相机图像质量情况的全面分析,为后续数据处理算法的选择、图像数据判读和科学数据应用等提供参考。从图像客观评价角度出发,得出嫦娥二号图像与现有国外同分辨率数据的图像质量相当。重点分析了需要注意的几个质量问题,如嫦娥二号图像存在明显的地域特征,图像压缩使质量受损,存在一定的条带噪声,相邻轨道间图像定位偏差大等,这些质量问题在后续图像处理中需重点关注。     

基于定标和图像处理的数字相机串扰图像修正方法

针对多通道数字相机因信号串扰导致的输出图像重叠问题,基于自行研制的四通道CCD数字相机系统数据,对串扰系数进行了追踪测试,发现串扰系数与输入信号强度和系统读出速度有特定的规律。对于这类系统噪声类串扰,提出了一种基于定标和图像处理的串扰图像修正方法。该方法通过定标建立串扰比例系数与像素数字编码(Digital Number, DN)的关系,再由串扰通道反推被串扰通道的干扰量,通过还原算法进行系统差修正,最终消除串扰。测试结果表明,经过该方法修正后的图像,串扰程度可降至基底白噪声量级,图像质量得到大幅改善。该方法对成像系统中因硬件工艺缺陷造成的固定图案噪声的消除有显著效果,对系统噪声类干扰也有抑制作用,在实际应用中可以作为一般成像系统优化图像质量的补充。     

天宫2号POLAR探测器的低能X射线在轨定标

伽马暴偏振探测仪(POLAR)是天宫2号实验室上搭载的一个γ射线偏振仪,于2016年9月15日搭载在天宫2号进入低轨运行,主要用于探测在50-500 keV能区的硬X射线辐射的线偏振.POLAR由25个模块组成,每个模块有64个塑料闪烁体棒,总计有1600个塑料闪烁体棒,具有较大的有效探测面积和视场.在轨运行期间探测到多个小耀斑,它们的硬X射线光子能量通常小于50 keV,无法直接使用在轨和地面的高能定标结果来进行能谱分析.结合拉马第太阳高能光谱成像探测器(RHESSI)对耀斑SOL2016112907能谱的观测和蒙特卡洛模拟,对耀斑期间被激活的闪烁体棒进行能量低于50 keV的低能相对定标.虽然定标得到的能量阈值(～10 keV)和转换因子相对稳定,但是和高能定标给出的结果相比有显著差异,并且不同闪烁体棒显示出的差异没有明显的规律性.