月球澄海玄武岩矿物成分研究

月球玄武岩的矿物组成反映了源区的化学成分和岩浆的结晶环境.了解月海玄武岩的矿物组成对研究月球岩浆演化具有重要意义.选择澄海为研究区,综合利用光谱、地形、元素等多源遥感数据将澄海划分为55个地质单元.基于月球矿物制图仪(Moon Mineralogy Mapper, M~3)数据,提取84条新鲜撞击坑光谱曲线,计算吸收中心波长、波段面积比等光谱参数.通过分析光谱吸收特征,获得澄海玄武岩镁铁质矿物的空间变化特征.研究结果表明,澄海玄武岩镁铁质矿物主要为高钙单斜辉石.澄海中部和南部地质单元具有较低的橄榄石/辉石比,东部和西部地质单元具有较高的橄榄石/辉石比.从东、西部到中部区域,橄榄石/辉石比例逐渐降低.     

基于DEM的月表典型撞击坑形态特征的指标因子量化关系模拟

在激光测高方法获取的100 m分辨率的全月数字高程模型数据基础上,选取1 407个不同形态的撞击坑,提取多视角刻画撞击坑形态的地形因子指标,并进行撞击坑形态特征分析。在此基础上,采用数理统计与地理建模的方法,重点探讨地形因子间的关联性,进一步构建基于多因子的量化模型,以解释地形因子信息与撞击坑形态发育的内在联系。结果表明,深径比(y)与直径(x_1)、体积(x_2)、圆度(x_3)、体态比(x_4)以及坑壁坡度(x_5)能较好地刻画撞击坑形态发育特征,通过多元线性回归拟合构建指标间的函数关系,且拟合模型在0.05置信水平下的显著性F=492.037F_a,拟合模型的显著性极好,y=(7.941e-007)x_1+(8.063e-016)x_2+0.082x_3+0.012x_4+0.007x_5-0.042为其模拟函数关系式,拟合优度达0.637。该模拟方法在月表撞击坑形态发育研究中有重要意义,是撞击坑形态特征的数字地形模拟与信息挖掘的一次有益实践。     

月輪形状的測定

月球轮廓是指投影在天球上的月球边缘平均形状。本文资料取自佘山天文年刊第十卷(1915年),这些月球照片系在1913年9月赤道仪(D=40cm,F=6.90m)所拍。本文求得月球轮廓的最或然形状是椭圆,长轴此短轴长1″.5,印扁率约为1/1150;长轴方向与自转轴的交角为2°(偏西)。看来,利用谐波分析方法来求椭圆参数,更为简单而不失其精确度。     

太阳和月球射电辐射对40m天线数据接收影响分析

利用标准射电源和标准噪声源,对宁静太阳和月球射电辐射的噪声温度进行了测量,估计它们对40m天线接收绕月卫星信号的影响,结论是:(1)40m天线指向偏离太阳超过2°时,能够满足正常数据接收要求;(2)40m天线指向月球时,系统接收的噪声温度增加值为87.1K, 此时系统的总噪声温度能够满足正常数据接收要求.     

丽江高美古大气透明度和可降水量

大气气溶胶和可降水量会影响天文望远镜光学成像系统的观测质量.利用中国科学院安徽光学精密机械研究所自主研制的DTF-6型太阳光度计观测了丽江高美古2010年10月～2011年5月的太阳直接辐射,获得了丽江高美古晴朗无云天气条件下气溶胶光学厚度(大气透明度)、(A)ngstr(o)m指数和可降水量;给出了该地区观测期间气溶胶光学厚度、(A)ngstr(o)m指数和大气可降水量的日变化与季节变化特征.实验期间,气溶胶光学厚度和可降水量日变化大致可分为4种类型,季节变化都呈现为冬季最小,秋季次之,春季升高.总体来说丽江高关古气溶胶光学厚度和可降水量都较小,该地区大气较清洁透明,且大气中积聚的多为小粒子,适用于天文观测.     

基于CLEAN算法的嫦娥四号低频射电频谱仪信号干扰抑制

嫦娥四号低频射电频谱仪(Low Frequency Radio Spectrometer,LFRS)放置在月球背面,观测条件得天独厚.然而,嫦娥四号平台存在约10-15 W/(m2·Hz)的强干扰,并且干扰在每道时域数据中存在明显差异,大大削弱了低频射电频谱仪的观测灵敏度.为此,从两组信号的相关性出发,提出基于CLEA...     

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.     

北斗卫星导航系统服务精度评估

精度是北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)服务指标体系的重要内容.给出了北斗卫星导航系统精度指标的含义及精度指标的评估方法,利用实测数据分析了北斗系统实际实现的精度指标,并将其与GPS系统实际实现的精度指标作比较分析.DOP(几何精度因子)值由卫星导航系统空间星座分布决定,是影响用户定位授时精度的重要因素,比较了北斗与GPS在中国区域DOP值分布的差异.GPS系统PDOP(定位几何精度因子)分布均匀,随用户经度和纬度变化不大,在1.0–2.0之间.而受混合星座影响,北斗系统PDOP分布随着测站经度和纬度变化较大,变化范围为1.5–5.0;且随测站纬度增加而变大,由中心经度(东经118?)向两侧不断变大.对于影响用户等效距离误差的空间信号精度进行了比较分析.利用IGS(国际GNSS服务组织)提供的事后精密轨道、激光跟踪数据和北斗双向时频传递测量的卫星钟差评估了北斗基本导航电文的精度.结果表明:北斗IGSO(倾斜地球同步轨道)卫星和MEO(中轨道)卫星轨道径向误差约为0.5 m,大于GPS卫星轨道小于0.2 m的径向误差.北斗GEO(地球同步轨道)卫星激光残差约为65 cm,IGSO卫星和MEO卫星激光残差约为50 cm.受卫星钟差数据龄期影响,MEO卫星钟差参数误差明显大于IGSO卫星和GEO卫星,约为0.80 m.最后,采用MGEX(多GNSS系统试验项目)多模接收机进行了定位试验,分析了北斗系统和GPS在定位精度上的差异.结果表明:受星座构型影响,北斗卫星导航系统定位精度与GPS系统定位精度相比有所差异,但满足水平定位精度优于10 m、高程定位精度优于10 m的设计要求,双系统组合定位精度好于单一系统定位精度.     

云南西双版纳(曼桂)目击陨石的热变质和冲击变质研究

曼桂陨石是新近(2018年6月1日)陨落在云南西双版纳地区的目击球粒陨石,其中的主要矿物为橄榄石(Fa_(24.3±0.6))、斜方辉石(Fs_(20.6±0.5)Wo_(0.4±0.2))、长石(An_(11-12)Or_(2-4))、铁镍金属和陨硫铁,次要矿物为铬铁矿、白磷钙矿等.橄榄石和辉石的化学成分表明曼桂陨石属于L型普通球粒陨石.陨石中球粒很少且轮廓不清晰,基质矿物普遍经历过重结晶,重结晶矿物颗粒粒径较大,高钙辉石粒径25–30μm,长石颗粒大多超过50μm,说明该陨石属于6型岩石类型.橄榄石和辉石颗粒中发育有波状消光、嵌晶块状消光现象、平面裂隙和面状变形构造,长石熔长石化并不完全,陨石中观察到宽度不等且纵横交错的冲击熔融脉,表明曼桂普通球粒陨石受到的冲击变质作用可以达到S5级以上.通过熔融脉中的矿物组合推断出熔融脉中矿物经历的压力在15–16 GPa左右.     

地月系L_2点中继星激光测距成功率的估算

为了模拟位于地月系L2点的中继星"鹊桥"与月球的位置关系,进而估算中继星激光测距的成功率,按照轨道周期约为14天的要求对中继星所在的晕轨道进行计算,建立了一个综合考虑望远镜抖动、大气抖动和预报轨道横向偏离的模型。从数值上给出了一条轨道周期为14. 78天,X方向(地月连线方向)振幅为12 493 km,Y方向为34 596 km,Z方向(垂直于地月轨道平面方向)为11 916 km的周期轨道。由于晕轨道的最小振幅远大于月球遮挡的临界振幅4 000 km,因此月球对中继星不存在遮挡问题。基于建立的测距成功率模型,根据昆明站(国际编号:7820)的激光测距系统对运行在该轨道上的中继星进行测距成功率分析,结果表明:测距成功率随着中继星横向轨道标准差的增大呈快速降低的趋势。对于中继星到测站的平均距离而言,当中继星没有横向偏离时,探测器产生的光电子数为0. 151,成功率为14. 07%;横向偏离2 km时,光电子数降为0. 035,成功率降为3. 46%。对比最近距离与最远距离的情况,无横向偏离的情况下,探测器产生的光电子数从0. 174降为0. 139,成功率从16. 01%降为13. 02%。该计算结果可为云南天文台1. 2 m望远镜实现中继星激光测距提供参考。     

W51M分子云中H和He复合线的观测研究

W51M (W51 Main)是一个和HⅡ区成协的大质量恒星形成区,在其中可以探测到众多的分子谱线和H、He射电复合线.中国科学院上海天文台基于天马65 m望远镜对W51M的观测数据,证认了主量子数在74–117之间的H、He复合发射线,其中主量子数在74–78之间的H和He的α复合线均被探测到.结合H和He复合线的多普勒致宽,算出该HⅡ区的电子温度约为7400 K, He+/H+的离子丰度比约为0.09,这与已有的研究基本吻合.考虑高信噪比的复合线,即H(n)α(74n78),计算得出W51M的平均湍动速度是13.767 km·s-1.通过确定W51M或其他HⅡ区中的复合线,获取电子温度、湍动速度以及其他物理参量,在电子数密度、元素丰度、恒星形成率等方面进行了探讨,对分子谱线以及其他波段的复合线研究具有借鉴意义.     

富锂巨星研究概述

锂(Li)元素最初诞生于大爆炸核合成,是最重要的轻元素之一.但锂元素丰度在很多类天体中均表现出观测与理论不符的现象,这一问题困扰了天体物理学家数十年.富锂巨星就是这样的一类天体,它们大气中的Li丰度超过了标准恒星演化模型的理论值.虽然富锂巨星早在约四十年前就被发现,但其起源依然是未解之谜.随着以郭守敬望远镜(LAMOST)巡天等为代表的大型光谱巡天项目的开展、以开普勒(Kepler)卫星为代表的星震学观测数据的产出以及数据驱动类方法和技术的飞速发展,针对富锂巨星的研究取得了一系列重要的突破.在此将回顾富锂巨星近四十年来的研究进展,并总结对于富锂巨星最新的认知.     

行星(月球)自转监测望远镜的原理样机地面验证实验

类地行星(月球)自转监测望远镜的科学目标是在行星(月球)表面现场测量行星(月球)自转并研究其内部结构和物理性质.为了验证全新的观测原理和资料处理方法,项目团队设计制造了一套原理样机,在一台商用天文望远镜的光路前端增加3面反射镜组,使其具有同时观测3个视场的能力.自2017年起在地面上开展了观测实验,获得了混合有3视场星象的图像.通过计算星象在前后图像上的位移实现了归属视场识别,使得观测效果与分视场独立观测等同,证明了用一台设备同时观测多视场的可行性.处理图像并通过3个视场中心的指向变化归算地球自转轴的空间指向,与理论值比较偏差平均约1′′,证明了观测原理和数据处理方法有效.对各种观测误差来源进行了分析,包含大气折射、仪器热稳定性和光学分辨能力的影响等,指出采用更长焦距的望远镜可以提高空间分辨率,优化形变控制可以提高观测稳定性.改进多视场同时观测中的光学设计也有助于精度的提高.     

火星陨石NWA 8716的岩矿学特征及粗粒橄榄石斑晶的来源

火星陨石可以为研究火星岩浆演化过程提供直接证据并限制其源区特征.通常认为含粗粒橄榄石斑晶辉玻无球粒陨石携带有火星原始地幔的信息,因此选取该类样品Northwest Africa (NWA) 8716为研究对象,进行岩相结构及矿物成分分析. NWA8716由橄榄石、辉石、填隙状熔长石以及其他次要矿物组成.其中橄榄石颗粒有两种级别的粒径,长轴分别约为0.5–1.8 mm和50–400μm.较小橄榄石斑晶内部的熔体包裹体和NWA 8716全岩成分(计算值)均显示明显的轻稀土元素亏损([La/Yb]CI值为0.06–0.1),说明NWA 8716源于一个亏损的火星岩浆池.粗粒橄榄石斑晶的来源对衡量该样品是否能够代表原始熔体成分非常重要.对橄榄石晶体的粒径统计分析发现,粗粒橄榄石斑晶应为堆晶.进一步对铁-镁以及稀土元素分配特征的计算表明NWA 8716并非形成于一个封闭系统,但是计算所得原始熔体成分与全岩成分差异不大,因此粗粒橄榄石斑晶应当来源于与母岩浆成分相似的熔体.总的看来, NWA 8716应当来源于亏损型火星幔源区且演化程度较低.     

演化晚期恒星星周包层的21μm特征

21μm特征是指在一些富碳的原行星状星云的红外光谱中波长约20 μm处观测到的一个较宽的发射谱带特征,它是目前星周包层物质研究的热点问题。到目前为止,一共有12个原行星状星云被证认为21μm特征源。此外,还有两个中心是沃尔夫拉叶星的行星状星云也有可能是21 μm特征源。这12个原行星状星云源的21μm特征都有相似的谱线轮廓,峰值都位于20．1μm。这些源的中心星都是富碳的F或G型超巨星,贫金属(却有丰富的慢中子过程元素),有很强的红外色余。在过去10年中,人们提出了大量21 μm特征载体的候选物质,主要有:氢化足球烯 (C60Hm,m=0-60)、多环芳香烃(PAH)、氢化无定形碳(HAC)、纳米金刚石颗粒、合成含碳大分子、氨基化合物(特别是尿素)、铁的氧化物(如:μ-Fe2O3、Fe3O4和FeO)、SiS2、纳米TiC团簇、掺杂的SiC颗粒、表面覆盖SiO2幔的SiC颗粒等。但所有这些候选物质都还没有得到确认。概述了21 μm特征的发现及其后续的相关研究,介绍了21μm特征源的共同特征,比较详细地探讨了人们已提出的该特征载体的候选物质。     

基于最大熵方法月球表面亮温度数据处理模拟

由天线成像原理可知,通过密云50 m天线、“嫦娥一号”卫星(CE-1)和“嫦娥二号”卫星(CE-2)所搭载微波探测仪获取的月球亮温度图是微波天线方向图与真实亮温度图的卷积,所以想清晰准确地还原亮温度图,就必须采取反卷积方法.在处理过程中引入最大熵方法,选择基于Bonavito提出的直接迭代法求解方式,并论证了其作为反卷积方法的可行性,通过一系列的模拟仿真验证其反卷积的有效性.仿真结果理想,对后期处理真实数据(密云50 m天线观测数据,微波探测仪观测数据)打下坚实的基础.     

月球交会对接VLBI差分时延研究

中国探月3期任务中,月球交会对接技术是任务成功的重要保障.利用嫦娥3号(CE03)绕月飞行的VLBI (Very Long Baseline Interferometry)时延数据,模拟仿真绕月交会对接过程中,同波束VLBI观测模式下,差分群时延的变化情况.仿真结果显示,在远程导引段,轨道器和上升组合体轨道距离保持100 km,持续半小时,差分群时延很好地反映了两者的轨道信息,可以用于定轨定位;自主控制段,上升组合体靠近轨道器,在轨道距离从5 km减小到20 m过程中,上升组合体加速追赶轨道器时,差分群时延快速趋近于0,上升组合体减速远离轨道器时,差分群时延绝对值快速变大.最后,利用嫦娥3号奔月段同时发射两个DOR (Differential One-Ranging)信号的VLBI时延数据,计算差分相时延,初步展示了月球交会对接过程中同波束VLBI差分相时延的误差情况.     

基于GPU加速的FRB实时搜寻算法研究与测试

新疆天文台接收机团组以南山25 m射电望远镜科研需求和计划建设的奇台110m射电望远镜(QiTai radio Telescope,简称QTT)关键技术研究为背景,在原有的基于CPU(Central Processing Unit)的快速射电暴(Fast Radio Burst,简称FRB)搜寻算法基础上,研究了基于图形处理器(Graphics Processing Unit,简称GPU)加速的FRB搜寻算法,并搭建了相应的FRB实时搜寻系统平台.对CPU系统和GPU系统进行了对比与分析,测试结果表明:在保证搜寻精度的基础上,使用GPU加速的FRB实时搜寻算法相比CPU算法计算速度可提高35–45倍.     

星载氢钟VLBI观测实验及分析

中国计划于2025年左右建立月球轨道VLBI (Very Long Baseline Interferometer)测站,将会搭载被动型星载氢钟作为时间频率标准.由于是首次在VLBI观测中使用星载氢钟,需要研究和验证其可行性.因此,利用星载氢钟作为频率基准开展了VLBI观测.实验时,分别使用主动型地面氢钟和被动型星载氢钟作为频率基准,利用上海天文台佘山25 m射电望远镜和其他测站对我国火星探测器天问一号进行了交替VLBI观测.数据处理分析结果表明,基于地面氢钟与星载氢钟的VLBI残余群时延标准差均在0.5 ns以内,表明星载氢钟可满足深空探测VLBI测定轨的精度要求,验证了其作为月球VLBI测站频率基准的可行性.     

甚大面积伽马射线空间望远镜计划

高能伽马射线探测是研究极端天体物理的主要途径之一.空间高能伽马射线探测具有覆盖波段宽、时间连续性好、能量分辨率高等突出优势.在成功研发并运行我国首颗天文卫星—“悟空”号(DArk Matter Particle Explorer, DAMPE)的基础上,紫金山天文台联合国内的多家单位提议研制甚大面积伽马射线空间望远镜(Very Large Area gamma-ray Space Telescope, VLAST),该望远镜在GeV–TeV能段接受度高达10 m2·sr,并具有强的MeV–GeV波段探测能力,其综合性能预期比费米卫星的大面积伽马望远镜(Fermi-LAT (Large Area Telescope))提升10倍之上.重点介绍了VLAST的主要科学目标,探测器的初步配置及预期性能指标.