谈月球探测

适时开展以月球探测为主的深空探测,是我国航天活动的必然选择,也是我国航天事业持续发展,有所作为、有所创新的重大举措。月球探测将成为我国空间科学和技术发展的第三个里程碑。     

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。     

国际月球探测剪影

① 美国"阿波罗"号宇航员登月探测照片② 我国将来的登月舱想像图③ 设想的我国探月卫星示意图④ 欧洲空间局2003年9月27日发射的"智慧一号"探月示意图⑤、⑥月球的南、北极,"月球勘测者"在其附近(红圈所示)发现冰物质⑦日本计划于2005年发射的"月亮女神"(Selene)月球探测器和登陆舱⑧可能用来发射探月卫星的中国长征三号火箭示意图     

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。     

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。     

月球探测中的无动力返回轨道

首先在平面圆型限制性三体问题模型下给出了白道面内4种类型的对称无动力返回轨道,之后针对其中较实用的一种,考虑了其在白道面内的非对称情形,并探讨了其三维情形及近月、近地的轨道倾角限制.最后给出了地-月系真实引力模型下无动力返回轨道的设计方法和相应算例.     

我国月球激光测距研究与进展

月球激光测距是国内外所瞩目的宏伟目标,代表着单光子探测技术的高峰。文中概述了全球月球激光测距的现状以及21世纪初月球激光测距的发展趋势;分析了我国开展月球激光测距的意义。最后介绍了云南天文台1.2m望远镜进行月球激光测距的发展战略和科学目标。     

我国月球探测工程中的定轨和定位

<正>本论文以我国月球探测工程为研究背景,使用仿真分析和实测数据处理相结合的方法,结合多种VLBI(very long baseline interferometry)技术在深空探测中的应用,展开对探月飞行器精密定轨、定位的方法研究和精度分析.本文主要做了以下几个方面的研究和探讨:首先,利用CE-2(Chang’E-2)探测器实时任务期间的实测数据,分析在我国现有的测量条件下月球探测器的轨道确定精度,重点讨论了CE-2任务中观测精度有所提高的VLBI数据对提高探测器     

VLBI技术成功应用于我国首次月球探测工程

“嫦娥一号”卫星绕月探测工程是我国首次月球探测工程,是我国跨入深空探测的第一步,在我国航天事业的发展史上具有里程碑意义。2004年1月我国正式启动月球探测工程,工程主要分“绕”、“落”、“回”三期,现处第一阶段。绕月探测工程由嫦娥一号卫星、长征三号甲运载火箭、西昌卫星发射场、测控系统和地面应用系统等五大系统组成。VLBI（甚长基线干涉测量）分系统是绕月探测工程测控系统的一个分系统,是测控系统的重要组成部分,与测控系统的USB系统共同完成嫦娥一号卫星在除发射段外的各个轨道段的测轨任务。     

基于遥感探测数据的月球玄武岩分类研究进展

月球玄武岩是月球岩石构成的重要种类之一,出露月表面积占全月表的17%,主要填充在月球正面的大型平坦盆地中。月海玄武岩被认为是来源于早期岩浆分异作用产生的月幔堆积物重熔,在超压作用下喷出月表,因而较为年轻,较少受到大的撞击扰动,保存的信息较为完整。不同的玄武岩地质单元的时代、分布和体积提供了月幔熔融作用的时空分布记录,有助于理解月幔演化、月球内部成分结构和物质组成,具有十分重要的研究价值。介绍了玄武岩的探测背景,以及主要组成矿物的结构、化学成分及光谱表现,重点介绍了基于遥感探测数据的玄武岩分类情况,并总结了目前研究成果中存在的不足。     

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。     

乌鲁木齐天文站在月球探测同波束干涉测量中的作用

首先简要介绍同波束干涉测量技术,随后叙述中国科学院国家天文台乌鲁木齐天文站在2008年成功完成了约200 h日本月球卫星SELENE同波束较差甚长基线干涉测量,并阐述乌站在此次VLBI中的作用。给出利用SELENE的观测数据,分析、解算出乌站25 m天线与日本VERA网相关台站基线Rstar、Vstar的S1、S2、S3、X频段的较差相关相位、较差相关相位残差,以及对各频段的较差相关相位、较差相关相位残差比对,最后获得较差相位时延。结果显示,同波束甚长基线干涉测量比传统VLBI观测得到的群时延精度提高了1～2个量级。     

宇宙线直接探测进展概述

宇宙线从发现起至今已超过百年。在20世纪上半叶,大型粒子加速器技术成熟以前,对宇宙线的研究引领着基本粒子物理的发展,从宇宙线研究中取得的多项成果斩获诺贝尔奖。21世纪,宇宙线因其与极端高能的物理规律和暗物质等新物理现象联系密切而绽放出新的活力,宇宙线起源、加速、传播等相关的天文学及物理学问题也备受关注。简述了近年来在空间直接观测宇宙线实验方面取得的进展,以及其对理解宇宙线物理问题的推动。最后概述了中国在相关领域的研究历程和现状。     

月球探测中转移轨道误差分析和中途修正计算

针对返回型月球探测器,基于月球探测中转移轨道的动力学特征和误差传递矩阵的性质,分别对地月转移轨道和月地转移轨道的误差传递特点进行了研究,并根据误差传递矩阵给出估算第1次中途轨道修正速度增量的线性公式.通过具体算例,给出在实际力学模型下月球探测中转移轨道误差传递性质,讨论了目标点和目标轨道两种不同的轨道修正方法的特点和适用情形,并结合再入约束条件对月地转移轨道第2次中途修正进行了分析和计算.     

日本SELENE月球探测计划和卫星间多普勒跟踪的数学模型

日本月球探测计划（SELENE）定于2004年夏季利用HIIa火箭发射一组共3颗绕月人造卫星。他们是主卫星、跟踪中断卫星和空间VLBI电波源。其主要科学目标之一是利用对绕月卫星的多普勒跟踪数据精确测定月球重力场,研究月球的起源与演化。SELENE计划中实现这个科学目标的关键技术是引入中继卫星,目的在于当处于低轨道的主卫星飞行到月球背面地面观测站无法观测时,采用卫星间跟踪方法（SST）,建立地面站与主卫星之间的联系,以得到月球背面重力场的直接测量数据。介绍了几种典型的四程卫星间多普勒跟踪模式和相应的数学模型,并针对SELENE计划中采用的特殊四程多普勒跟踪模式建立了卫星相对观测站速度与跟踪信号多普勒频移之间的转换关系。提出了利用GEODYNⅡ定轨分析软件处理SELENE多普勒跟踪数据的流程。     

银河系恒星潮汐流的探测进展

银晕外区存在众多星流,它们或源自银河系的矮伴星系,或源自晕族球状星团,常分别称为矮星系星流和球状星团潮汐尾。星流可以利用各类示踪星,并通过不同的途径加以探测,对若干代表性矮星系星流和球状星团潮汐尾的探测进展做了简要的介绍。     

多彩的月球

总借明月寄诗情明月如诗,如画,古往今来,人们对月球的关心和爱恋之情从未降温。古今中外,以月亮为题材的诗词歌赋、神话故事,实在是太多了。唐代诗仙李白的《静夜思》、宋代大文豪苏东坡的水调歌头词,更     

月球山海经

月球山海经月球表面构造丰富多彩，它又离我们那么近，实在是广大天文爱好者非常理想的观测对象。月面风光绔丽诱人，起伏的地势更使你应接不暇，那千姿百态的环形山（也称月坑），引人退思的月海，大家都是非常熟悉的。除此之外，常被人提到的月面构造还有：山脉、山峰、...     

月球与行星

月球行星出设图图中显示每日日落到次日日出之间,月球和五颗行星出没状态及观测条件,包括晨昏蒙影时刻,水星与金星的出没时刻,火星、木星与土星的出没及中天时刻,以及月球出没状态。横坐标为地方平时,纵坐标为日期。图中外侧的两条蓝色纵向条带表示天文晨昏蒙影。     

月球的起源

月亮是夜空中最为明显的天体,自人类文明之初,它就在世界各地的文化中占据着特殊的地位。大多数古代文明都相信,月亮是由神放置在天空中的。随着现代天文学的发展,人们以更现实的方式考察月球的起源。今天最广为接受的理论认为,地球在年轻时曾与一颗火星大小的天体相撞,而月球正晕场大冲撞溅出的碎片凝聚形成的。