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.     

月震研究进展与展望

月球内部的圈层结构对于理解月球的形成和演化至关重要,因为它与岩浆洋冷凝、密度分异和物质对流等过程密切关联.阿波罗任务在月球正面中低纬度建立了第一个月震观测台网,为我们提供了研究月球内部结构以及月震的宝贵实测资料.然而,阿波罗时代的月震仪在灵敏度等方面存在较大限制,导致原始信噪比低,严重影响了月球内部圈层结构的探测能力,...     

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...     

月震的研究

本文综述了近十多年来,美国利用阿波罗登月宇宙飞船对月球的探测,以及在月球上设置月震仪台网的观测工作与所搜集的长达8年的上万张月震记录资料的分析研究成果。文章指出,由于月球附近没有大气层的干扰,因而月震仪的灵敏度可达一般地震仪的十倍到百倍,但也由此记录了陨石等“撞击”月球的“不是月震的月震”,多年来近二千次。文章接着依次介绍了各类月震的活动规律性和成因,包括深月震,多年来已确认为三千多次,这与地球的位置及其引力对月球内造成的潮汐有关;浅月震,是自发的,发生在月表较脆弱处;热震,似乎与月表岩石热胀冷缩的现象有关。文章还分析了月球内部结构及其与地球和地震现象的对比,说明这正是研究月震的主要目的。     

中国月球探测促进月球与行星科学创新发展

月球一直是人类探测太阳系的起点和首选目标.中国的探月工程(嫦娥工程)于2004年立项启动,目前已成功完成了“绕、落、回”三步走的探测规划.围绕地月空间环境、月表物质、形貌、地质构造、月球次表层结构与内部结构、月球的起源与演化等当前月球科学研究的基本问题取得了一系列瞩目的研究成果,进一步加深了人类对于月球的认识.文章简要回顾了中国探月工程的发展历程,对主要研究成果和科学认识进行了总结,并对中国月球与行星探测的未来发展做出了展望.     

多参量联合分析的地震空间探测异常研究进展

卫星对地观测技术是全球范围内实时监测孕震区地震活动和震后应急救援的有力工具。过去的几十年里,不同种类的卫星观测数据被应用于地震遥感异常探测领域中,并逐渐开展了从单个震例分析,到普遍规律探索,再到内部机理研究的多方面探讨。但由于地球系统的复杂性和孕震过程的不确定性,地震遥感异常研究仍充满困难和挑战。本文利用文献计量分析方法,探究了现今国内外地震遥感异常研究的关注热点和趋势方向,认为目前对于地震遥感异常的研究已由单一参量发展为多参量联合分析阶段;通过3个前沿研究案例分析了常用的综合分析参量与异常分析方法,以及多参量之间的时空同步性关系,表明多参量遥感异常的结合研究和交叉验证是地震遥感异常研究中的重要手段,可以在未来地震前兆研究中发挥重要作用。      

利用嫦娥一号卫星受控撞月过程的影像数据进行撞月点定位

许多月球探测任务都实施了撞月实验.撞月点位置的预报和确定主要数据来源是地面测控提供的外推轨道预报数据、实测轨道数据和地基望远镜观测数据.由于大部分月球探测任务都携带有相机,利用撞月过程中获取的影像数据,结合月表地形数据,提出一种计算卫星撞月点的新方法,并利用该方法验证了已发布的撞月点位置.     

利用卫星探测研究地下结构

介绍了国外利用卫星上观测的电子流量和磁场资料进行地下结构探测研究的一些成果.研究表明,卫星上记录到的不同能量电子流量脉冲突变与地下结构、深大岩石圈断裂带有密切的对应关系.卫星磁场观测具有覆盖全球的优势,随着卫星磁场数据观测精度的提高,卫星磁测在全球磁变模型的建立、研究大陆内部结构、大陆和海洋边界带、地幔过渡带等方面的将发挥越来越重要的作用.卫星观测将成为全面、整体探测研究地球内部结构有效的手段之一.     

浅谈多角度偏振遥感技术及其在探测月球资源中的应用

在反射、散射和透射电磁辐射的过程中,地表或大气中的目标地物将产生与它们自身性质相关的偏振特性.多角度偏振探测技术就是利用物质的这种偏振特性,对目标地物进行全方位、多角度的观测,是当前遥感识别目标地物的一种新手段,目前在我国还处于基础性试验研究阶段.本文从多角度偏振技术的物理机理出发,阐述了该种技术在当前“月球探测热”中的应用设想,表明在当前“重返月球”计划中多角度偏振探测技术应用的可行性.最后讨论了今后多角度偏振技术的应用与发展.     

组建地温观测网与卫星热红外观测相结合的新型立体化地热观测系统

地震预报尤其是临震预报,是当今国内外公认的世界性难题,对于这个复杂的问题,需要改变思维模式和探测手段来寻找突破口。笔者认为,在诸多的地震前兆信息中,震前地温突升是比较容易捕捉到的前兆信息之一。依据震前有关地温突升的一些观测事实和卫星热红外遥感能够探测到大震前有热红外异常现象,以及有地温突升必然就伴有地热信息释放的理念,笔者阐述了组建地温观测与卫星热红外观测相结合的新型立体化地热观测系统的必要性和可行性,我国目前现有气象台站2800多个,地震台站1400多个,共计4200多个台站,要统一增设80cm及以下地温观测并纳入到地震观测网。当发现某一地点地温有突升现象时,立刻对该地区上空的卫星热红外遥感资料进行重点分析和研究,从中提取可能的地热异常信息及其分布状况。一是地温观测基本摆脱了地表以上复杂多变的天气变化等干扰信息的影响,二是从周围复杂多变的卫星热红外遥感图像中摆脱出来,转移到有地温突升地区上空的图像中来。     

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.     

全球地震过程及其机理

对比研究地震、月震、火星震和金星震有助于认识物质现代运动的本质和揭示地震过程的物理实质。3.1类地行星的地震活动3.1.1月震活动性月球是地球的天然卫星,月球距离地球384400km,它在空间运动过程中主要受地球和太阳影响。月球质量为7.35×1026g(地球质量等于5.977×1027g),体积为21.99×109km3,月球平均密度等于3.34g/cm3(地球密度等于5.52g/cm3)。在30亿年时界上,月球相对平静,很久前就已冷却。通过月球面热辐射不超过1026erg/a(地球上热损耗达1028erg/a),月球面上有超深断裂和弱化带的全球系统。图3.1月球内部结构图月球内部结构可分成…     

基于月球动力学演化的地质年代划分

月球地质年代表将月球的地层按形成的时间顺序划分为不同的时代,能够清晰地表达月球的整体演化历史.在地基望远镜观测和阿波罗时代早期,由于当时所用数据的空间覆盖度和分辨率有限,所建立的月球地质年代划分存在部分缺陷.在阿波罗时代结束以来的几十年里,人类对月球进行了更广泛的研究,拓展了对全月地质演化的认识和理解.基于对月球动力学演化的综合性分析,本文对当前的月球地质年代表进行了更新,特别考虑了内动力地质作用和外动力地质作用在月球早期演化中所发挥的作用.首先,根据内动力和外动力在不同时期对月球改造的效应,提出了三阶段月球动力学演化模型,并建立了三个相应的“宙/宇”级别的年代及地层单元.其次,为了更清晰地反映月球的演化历史,以南极-艾肯(SPA)盆地的形成为界线将前酒海纪划分为了岩浆洋纪和艾肯纪,其中较年轻的艾肯纪是以SPA盆地的形成为起点.本文识别了SPA盆地的溅射物地层,即达斯建造,其沉积在月球的原始月壳上,是岩浆洋结束后保存下来的最古老的外动力成因地层.更新的月球地质年代表系统综合了阿波罗时期以来月球探测和研究的成果,构建了一个描述月球演化历史的系统框架,能够更方便地开展月球地质研究,对其他类...     

月球内部构造研究综述

回顾了月震观测的历史,归纳出月震的特点,并将月震分成热震、浅震和深震三种类型加以.分析总结出一个比较完整的月球内部构造模型.在此基础上,详细介绍了如何根据月震观测资料确定月壳和月幔.本文还对月核存在的可能性加以阐述,指出由于月球1100 km以下数据的缺乏,到目前为止没有确切的证明月核存在的证据.最后,紧密关注月球构造研究的最新进展,给出了月核可能存在的形式：半径为352 km（成分为纯Fe）或者374 km（成分为Fe-FeS晶体）.     

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...     

GRACE卫星重力在地震研究中的应用进展

地球重力场恢复与气候实验卫星(GRACE)在运行期间提供了大量的地球时变重力场观测数据,在大地测量、地球环境变化等领域有非常广泛的应用.在固体地球科学研究中,GRACE重力场数据被广泛应用于天然地震研究,由于地震过程中存在大范围的质量迁移,大型地震引起的重力变化可以被GRACE卫星探测到.同时GRACE记录的地震同震及震后长期的重力场变化对反演地震震源参数也起到了帮助作用.本文从GRACE卫星重力场在地震研究中的应用出发,在回顾了GRACE卫星重力在地震应用的主要进展的基础上,总结了以地震研究为应用目标的数据处理方法与流程,为地震同震及震后卫星重力数据处理提供了技术思路.本文结合前人在2004年M_W9.3苏门答腊地震、2010年M_W8.8智利地震、2011年M_W9.0日本东北地震的研究成果,针对地震重力变化的同震观测、震后观测、间接观测等领域,总结了GRACE卫星重力的主要应用进展,提出了其中涉及的GRACE数据处理与地震综合解释的主要研究问题.在总结技术研究进展的基础上,本文以2004年M_W9.3苏门答腊地震为研究对象,对GRACE卫星重力数据序列进行处理,得到该地震的同震重力变化特性,并以此为基础进行了地震同震重力变化的特征分析.在回顾和总结的基础上,本文结合GRACE-Follow on计划的优势,提出未来GRACE卫星应用于地震研究的发展展望.     

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.     

地震电离层探测技术及其应用研究进展

2017年即将发射的中国电磁监测试验卫星将填补地震电离层立体监测体系中不可或缺的空白区域,也将为天地一体化地震电磁对比校验及圈层耦合机理认识提供重要的科学支撑.针对近期地震电离层立体监测体系发展的需求,本文主要介绍了目前国内用于地震研究的地基及空基电离层探测技术,包括电离层垂测/斜测、甚低频(VLF)电波观测、舒曼谐振观测、GPS及空间卫星电磁等,并总结了各种探测技术在国内外地震应用研究中的进展; 最后结合不同探测手段的优势,探讨了地震电磁立体探测系统的构建,并就未来的多手段综合应用发展提出了建议.      

中国地震科学台阵流动观测现状及进展

地震科学台阵是由一定数量的地震仪组成,并根据具体研究目的布设成一定几何形状的地震观测系统。随着地震观测技术的发展与进步,探测能力的提高,大规模流动地震科学台阵观测将成为高分辨率深部结构成像的重要手段和发展方向。本文主要阐述了开展流动地震科学台阵观测的重要性,介绍了国内外流动地震科学台阵观测现状以及差距,并针对我国目前流动地震观测技术,提出了要加强我国流动地震科学台阵观测平台和人才队伍建设,提高深部结构探测成像的精度,增强对深部孕震环境和地震发生机理的认识水平,为社会防震减灾事业服务。