热力学计算模拟对初始月幔结构的约束SCIEI北大核心CSCD

月球岩浆洋结晶形成的初始月球内部结构是其后续演化过程的开端,其结晶过程受月球岩浆洋的初始深度和物质组成这两个参数的制约。由于缺少直接来自月球深部的岩石样品,目前关于月球岩浆洋演化过程的探讨主要依赖实验和计算模拟手段。岩浆洋模型中形成的月壳厚度是否与探测结果一致是月球岩浆洋演化模型合理性的重要约束。最新的GRAIL(Gravity Recovery and Interior Laboratory)探测数据推算月壳厚度为34~43km,低于阿波罗时期认为的约70km,这对已有的月球岩浆洋演化模型提出了挑战。本文采用并修正FXMOTR程序包,针对月球岩浆洋在不同的初始深度和物质组成情况下的结晶过程,进行了一系列热力学计算模拟。通过量化月球岩浆洋的初始深度和物质组成对月壳厚度的影响,结合关于月球内部微量元素分配的研究结果,对比了月球岩浆洋结晶后期的残余熔体与原始克里普组分(urKREEP)的成分。本文的模拟结果显示,一个全月幔熔融且初始成分为月球初始上月幔组成(LPUM)的岩浆洋将在其深部结晶2.5%石榴子石,形成的月壳厚度符合GRAIL的约束,并且结晶出了合适的urKREEP成分。在此模型的基础上获取了月球初始的内部成分和密度结构,并对后期月幔翻转(Overturn)的程度进行了探讨。     

基于Delta算子的航天器自主交会鲁棒故障检测滤波器设计

针对有限通信情形下航天器自主交会的故障检测问题,提出了基于Delta算子的鲁棒故障检测滤波器设计方法.采用C-W方程来描述航天器间的相对运动模型,通过Delta算子方法对其进行离散化处理得到系统的离散模型.在故障检测滤波器设计中,考虑信号量化和数据丢包同时存在的情况,并且采用随机伯努利序列来描述数据丢包现象.最后,基于LMI方法给出故障诊断存在的充分条件,并通过数值仿真验证了所设计滤波器的有效性.     

Research in Astronomy and Astrophysics CONTENTS

正~~     

Monte-Carlo Simulations of Cosmic-ray and Internal Radiation Effects on ISOCAM on Board ISO

One of the main limitations to the sensitivity of the infrared camera ISOCAM on-board the Infrared Space Observatory (ISO) comes from responsivity variations and glitches caused by the impacts of charged particles in photo-detectors. Glitch rate measurements, glitch properties and removal methods have already been addressed during the first ISO detector workshop(Madrid, 1998) and published in a special issue of Experimental Astronomy. It appeared that glitch rate and most of glitch properties could be reproduced by Monte-Carlo simulations. This is very interesting in order to predict before launch the effect of charged particles in photo-detectors operated in space. This paper presents results of Monte-Carlo simulations of radiation effects on ISOCAM detectors. Glitch rates, spatial and energetic properties of glitches have been computed and are compared with measured values. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Non-Continuation of Integrals of the Rotating Two-body Problem in Hill's Lunar Problem

We consider Hill's lunar problem as a perturbation of the integrable two-body problem. For this we avoid the usual normalization in which the angular velocity of the rotating frame of reference is put equal to unity and consider as the perturbation parameter. We first express the Hamiltonian H of Hill's lunar problem in the Delaunay variables. More precisely we deduce the expressions of H along the orbits of the two-body problem. Afterwards with the help of the conserved quantities of the planar two-body problem (energy, angular momentum and Laplace–Runge–Lenz vector) we prove that Hill's lunar problem does not possess a second integral of motion, independent of H, in the sense that there exist no analytic continuation of integrals, which are linear functions of in the rotating two-body problem. In connection with the proof of this main result we give a further restrictive statement to the nonintegrability of Hill's lunar problem.     

一种基于嫦娥一号CCD影像的影像匹配方法

月球测绘是完成月球探测任务的基础保障。这里提出了一种适合于CE-1获取的CCD影像的多尺度约束自动匹配方法。首先利用SURF算子提取影像上特征点;然后进行基于准核线和最小欧式距离约束的影像匹配;最后采用随机采样算法对误匹配点进行剔除而得到同名点信息。实验结果表明,该匹配方法提取的同名点有利于CE-1月球影像DEM的生成。     

月球Airy均衡状态与月壳厚度估计

月球水准面异常和表面地形变化是其内部密度不均匀和各个界面的起伏变化的体现,因此利用水准面和地形之比(geoid to topography ratio,GTR)可估计月球均衡和月壳厚度。本文基于月球重力场模型SGM100h和地形模型STM359_grid-02,经过去除表面玄武岩填充和深层异常质量影响,并结合理论Airy均衡模型中GTR与参考月壳厚度的关系,计算得到了新的月壳厚度模型。该模型的月壳平均厚度为36.9 km,背面比正面平均厚约13.5 km,Apollo12/14登陆点的月壳厚度分别是28.3 km和29.1 km。在各月海盆地存在着中央较薄、四周逐渐增厚的趋势。     

月球资源探测信息的管理与可视化探讨

在中国未来的月球探测计划中,可能获取的月球表层数据包括地形、地貌、岩层、土壤、资源、环境以及各种相关的结构、物质成分数据。这些数据既有空间数据,也有属性数据。为了实现月球资源探测工作信息化,可以借鉴“数字地球”的理念并采用“多S”结合与集成化技术,对所获取的海量月球表层数据进行一体化存贮管理,构建一个“数字月球”并实现其空间数据和属性数据之间的双向查询检索,以及对表层复杂结构信息分析的可视化。     

航天器精测数据可视化模型U-SAM设计及实现

经纬仪测量设备能够获取卫星及星上仪器设备安装的角度和位置等精测数据,而从测量数据本身不易直观分析出航天器壳体结构和星上设备安装的精度。为此设计了一种基于Unity的航天器精测数据可视化模型——U-SAM。本文在分析目前航天器精测数据可视化存在问题的基础上;重点阐述和论证结合立方镜准直测量原理设计U-SAM可视化模型的方法;并测试了基于U-SAM模型的可视化效果。结果表明,基于该模型对测量数据可视化能够形象、直观、快速地反映测量数据目前具有的或在随后的测量过程中可能出现的误差趋势,从而指导工作人员对设备总装、测量手段等进行不断地调整和优化。该模型能够高效地对测量数据进行诊断,检测测量数据的正确性和有效性为航空航天部门提供技术支持,减轻测量工作强度,提高工作效率。     

同波束干涉测量在月面相对定位中的应用

基于同波束干涉测量原理和观测模型,针对月面目标特性,推导了给定着陆器先验位置的差分时延、差分时延率观测方程。引入指定高程约束、月球数字地形模型等约束方程,提出巡视器相对位置确定的卡尔曼滤波算法。通过仿真数据进行了验证和评估,表明该算法可快速、较高精度地确定月面巡视器相对着陆器的位置。