一组基于嫦娥二号的物理原创试题

2010年10月1日,长征三号丙火箭搭载着"嫦娥二号"探月卫星在西昌卫星发射中心成功升空(图1),为我国探月工程二期揭开了序幕.它主要任务是为"嫦娥3号"实现月面软着陆开展部分关键技术试验,并继续进行月球科学的探测和研究.搭载在     

嫦娥四号对我国空间科学国际合作模式的启示与展望

正1.引言我国完全自主实施的探月工程又名嫦娥工程,是中国航天迈向深空探测零的突破。自2004年1月正式立项以来,我国先后成功发射了嫦娥一号、二号、三号、五号T1试验器和四号任务,实现了"五战五捷",成为人类进入21世纪后月球探测活动的重要力量。深受世人瞩目的嫦娥四号任务实施了两次发射,2018年5月21日发射"鹊桥"号中继星;由"玉兔二号"巡视器和着陆器组成的嫦娥四号探测器于2018年12月8日从西昌卫星发射中心升空,     

中国探月工程

<正>人类对月球的向往自古有之,我们对月球的探索从未停止。2004年,中国正式开展月球探测工程,探月工程又命名为"嫦娥工程"。工程规划分为三期,简称为"绕、落、回"。探月工程一期的任务是实现环绕月球探测。2007年10月24日,中国成功发射第一颗月球探测器——"嫦娥一号",实现"精确变轨,成功绕月"的预定目标,在轨有效探测16个月,2009年3月成功受控撞月,实现中国自主研制的卫星进入月球轨道并获得全月图。探月工程一期取得圆满成功。     

嫦娥四号对我国空间科学国际合作模式的启示与展望

 我国完全自主实施的探月工程又名嫦娥工程，是中国航天迈向深空探测零的突破。自2004年1月正式立项以来，我国先后成功发射了嫦娥一号、二号、三号、五号T1试验器和四号任务，实现了“五战五捷”，成为人类进入21世纪后月球探测活动的重要力量。深受世人瞩目的嫦娥四号任务实施了两次发射，2018年5月21日发射“鹊桥”号中继星；由“玉兔二号”巡视器和着陆器组成的嫦娥四号探测器于2018年12月8日从西昌卫星发射中心升空，2019年1月3日顺利在月球背面预选区着陆，由多个国家和国际组织参与的科学探测任务陆续展开。     

嫦娥四号月球背面探秘之旅

<正>在地-月系统长期的演化过程中,地球和月球之间的潮汐力使月球的自转逐渐减缓,最终导致月球被地球潮汐锁定,使得月球总是同一面朝向地球,所以从地球上始终不能完全看见月球的另一面(仅有18%因天平动效应和视差而被观测),因此被称为月球背面。月球背面的第一张影像由前苏联的"月球3号"环月探测器在1959年10月拍摄,揭开了月球背面的神秘面纱,直到1968年12月的阿波罗8号任务环绕月球时,才直接用眼睛看见月球背面。2007年中国发射了嫦娥一号,获取了分辨率为120     

基于地面试验的嫦娥五号月球矿物光谱分析仪数据质量分析

探月工程三期项目将完成“绕、落、回”三个阶段中的采样返回任务,将在未来发射嫦娥五号(CE-5)探测器,执行月面着陆、采样并返回地球的任务。嫦娥五号月球矿物光谱分析仪(LMS)是探月工程三期重要的数据来源,通过LMS光谱数据分析识别月球表面物质的矿物组成,包括含水矿物,同时有助于判断岩石类型,辅助地层学分析。为月球的形成过程、月球地质演变及岩石-水交互作用的研究提供数据支撑。相比于嫦娥三号红外成像光谱仪,LMS将光谱范围从450～2 400 nm扩展到了480～3 200 nm,除了能探测月球表面主要矿物辉石、橄榄石等,还可以探测3 000 nm附近的羟基吸收峰特征,为月球表面是否存在“水”提供强有力的证据。此外,嫦娥五号月面工作任务将获取月表以下物质,LMS可以对月表采样前后的采样区域进行光谱探测,比较不同深度、不同风化程度下的月壤光谱特征,且与后期返回样品的实验室光谱对比分析。为保证LMS月面数据的可靠性,在探测器发射之前开展了LMS地面验证试验,采用多种矿物及矿物混合样品,在不同试验环境下获取LMS的探测数据,分析研究LMS的矿物成分探测能力,并结合标准比对仪器光谱进行光谱质量分析。计算了所有实验样品的光谱不确定度参数。除了具有低反射率的钛铁矿外,所有样品都具有高质量的光谱数据。同时,在相同条件下,LMS光谱特征与标准比对仪器得到的光谱数据相一致,表明LMS整体数据质量高。     

中国探月工程

 人类对月球的向往自古有之，我们对月球的探索从未停止。2004年，中国正式开展月球探测工程，探月工程又命名为“嫦娥工程”。工程规划分为三期，简称为“绕、落、回”。     

玉兔二号月球车

正说起嫦娥四号着陆器登陆月背,一只小兔子可是吸足了人们的眼球,这便是搭载嫦娥四号登陆月球的"玉兔二号"月球车,这是继"玉兔号"月球车后,我国送上月球的第二辆月球车。"玉兔二号"月球车性能比前者更加强悍,它上面搭载了全景相机、测月雷达、红外成像光谱仪和与瑞典合作的中性原子探测仪等多     

细数“嫦娥一号”的八大宝贝

2007年10月24日18时5分,中国第一颗探月卫星“嫦娥一号”在四川西昌卫星发射中心成功升空。在克服了可靠性、无法预知的空间环境风险和技术方面可能的不确定性等诸多威胁,历时十天,经过多次变轨、中途修正、近月制动、捕获月球等数百个动作,“嫦娥一号”终于扑入了月球的怀抱。又经过多次调整,“嫦娥一号”进入了周期为127分钟、高为200千米的环月轨道。     

绕月卫星软着陆最优轨道控制策略分析

对于绕月卫星的软着陆轨道问题,运用天体运动规律构建了物理模型,并利用最优化原理,把软着陆轨道控制问题转化为非线性规划问题,通过正确控制状态改变点来拟定最优控制策略.文章以嫦娥三号卫星为例,参考相关实际数据,给定相应初始条件,结合Matlab的计算结果,给出了多个相关参数随时间的变化曲线,在此基础上详细分析了卫星软着陆过程中的6个分阶段,定性讨论了在此过程中可能影响着陆精度的多种误差因素,并且通过敏感性分析给出了提升安全着落概率的方法.     

嫦娥四号月球背面探秘之旅

 在地-月系统长期的演化过程中，地球和月球之间的潮汐力使月球的自转逐渐减缓，最终导致月球被地球潮汐锁定，使得月球总是同一面朝向地球，所以从地球上始终不能完全看见月球的另一面（仅有18%因天平动效应和视差而被观测），因此被称为月球背面。月球背面的第一张影像由前苏联的“月球3号”环月探测器在1959年10月拍摄，揭开了月球背面的神秘面纱，直到1968年12月的阿波罗8号任务环绕月球时，才直接用眼睛看见月球背面。2007年中国发射了嫦娥一号，获取了分辨率为120米的全月图，2010年发射的嫦娥二号，进一步获取了分辨率为7米的全月图。2010年12月，美国的“月球勘测轨道号”探测器拍摄了更多高分辨率的月球背面图像，让人们对月球背面有了进一步地了解。     

嫦娥一号卫星太阳风离子探测器数据分析

探月航天器与月球周围等离子体环境相互作用,表面将出现充放电效应,给航天器带来很多不利影响.表面充电电位对充放电的影响至关重要.评估探月航天器的充放电效应,首先需获得月球周围等离子体环境数据.嫦娥一号上搭载的两台太阳风离子探测器SWIDA/B是用来观测月球200 km轨道附近等离子体环境的探测仪器,获得了月球附近的太阳风速度、密度和温度.本文对2008年6月一个月内太阳风离子探测器SWIDA机获得的离子微分通量进行统计平均,得到太阳风离子微分通量能谱,并计算得到了月球200 km附近的太阳风速度(300.00—600.00 km·s-1)、密度(1—10 cm-3)和温度(1—20 eV).最后采用等效电路模型的方法计算得到了探月航天器表面充电电位范围为-7—-70 V.     

嫦娥一号月面成像的高精度匹配及月貌三维重建

针对嫦娥一号探月卫星2C级月面成像,提出了基于待配点最优模板选择的二次函数形变补偿迭代匹配方法。仿真表明它能有效地适应地形起伏引起的图像形变,匹配精度较高且稳定性好。在标准相关匹配的基础上结合所提出的方法完成了下视图与前、后视图的精确匹配,采用三视约束机制和顺序检验机制保证了匹配的稳健性。分析了线阵相机成像的仿射近似模型,并以此为基础实现同轨三视重建。基于邻轨下视图同名特征点,采用RANSAC方法估计邻轨三维坐标转换参数,完成邻轨拼接。实验结果表明,三维重建的月貌图能够更好地表达月球表面的形状和地形。     

嫦娥三号粒子激发X射线谱仪能谱温度影响的修正方法

粒子激发X射线谱仪(APXS)是中国探月工程二期嫦娥三号月球巡视器的有效载荷之一。简要介绍APXS的工作原理、组成部分,以及它在月面的工作环境,通过模拟及实验研究了月面热环境对APXS的影响,结果显示,APXS将工作在显著的变温过程中。相对恒温过程,APXS在变温过程中的能量分辨率明显变差。为了消除该温度效应的影响,提出了一种基于皮尔逊卡方检验(Pearson’s chi-squared test)的修正方法,能够有效提高变温过程中的能量分辨率。通过温度循环试验中变温阶段的数据对该方法进行了测试,结果表明,该方法具有很好的修正效果和较高的可靠性。     

基于月球探测数据的月面地形重构方法研究

在比较不同探月任务取得的月表三维影像数据的基础上,选择中国嫦娥一号全月分幅数字高程模型（DEM）数据作为构建月表地形模型的数据源,并利用ArcGIS、Cass和AutoCAD等软件的功能及其之间的连接关系,研究了基于月球探测数据构建月表三维模型的技术和方法。以月表撞击坑Lichtenberg为例,建立了撞击坑的三维地形模型,并对其精度和影响精度的因素进行了分析。分析结果表明,对于500m分辨率的原始数据,模型误差较小,产生误差的原因主要包括生成等高线的密度、采点间距等因素。     

MCNP模拟月表关键性元素γ射线与实测结果比较分析

嫦娥一号携带的γ射线谱仪传回大量能谱数据,对其分析与解谱是一个比较复杂的过程。针对此问题,提出按照月表γ射线来源的物理过程,分为月球表面天然放射元素、中子非弹性散射和中子俘获三部分。用MCNP程序模拟其在GRS中的能谱数据,将模拟结果叠加并与实测谱线对比,结果表明,模拟γ谱线能帮助辨识出实测谱线中的部分关键元素,例如~(40)K、~(214)Bi等。     

探月飞行器效能评估研究与实践

航天器飞行效能评估是整器级测试验证以及在轨飞行结果评价中不可或缺的重要环节,针对我国探月三期月地高速再入返回飞行试验,提出了一种基于任务剖面的航天器飞行效能评估方案;提取7个任务剖面、17个约束条件,建立面向月地再入返回过程的指标评估体系;通过定量、定性指标量化计算、权重系数层次分析法计算各任务剖面的能力度量值,解决了系统目标完成能力不易定量描述的难题,实现了对月地转移段、大气层外自由飞行段、再入段、跃出段等过程自主飞行能力的科学定量评估,对后续月球无人采样返回、火星探测等探测器系统的效能评估具有一定参考意义;该方法已应用于月地高速再入返回飞行器系统。     

月球微磁层的探测

近月空间环境中的等离子体特性是嫦娥一号及二号卫星的重要科学探测目标之一.基于嫦娥卫星上搭载的太阳风离子探测器(SWID)的测量结果,文章作者对月球表面磁异常结构(LMA)与太阳风相互作用这一空间科学中的热点问题进行了探索,并通过质子相空间分布的信息,初步确认了磁异常结构可以对入射原始太阳风起到屏蔽及加热的作用,形成所谓的"微磁层"结构.这是国际上为数不多的微磁层存在证据之一.文章作者期待这一研究(及后续工作)将不仅对月球表面空间风化效应的研究产生推动作用,同时也将有助于百公里尺度上(即质子回旋半径与宏观尺度相当条件下)的磁层物理学研究的发展.     

嫦娥二号探月卫星成功发射

<正>北京时间2010年10月1日18时59分57秒,中国在西昌卫星发射中心用"长征三号丙"运载火箭,将嫦娥二号卫星成功送入太空。     

中国人即将登上月球

在 16 0 9年的一个夜晚 ,伽利略在一座山头上 ,用一架 30倍望远镜观察到月球表面上布满了山谷 ,这是人类第一次仔细观察到的月球 .195 9年苏联发射了“月球”2号宇宙飞船 ,它是人类的器械使者首次登月 .196 9年 7月 2 0日 ,由“土星”5号火箭发射的“阿波罗”11号飞船 ,载着 3名宇航员在月球着陆 ,这是人类首次登月 .2 0 0 0年 11月 ,中国政府发表了《中国航天》白皮书 ,首次向世界宣布了中国在今后 10年内将开展以月球探测为主的深空探测研究的消息 .这标志着中国的月球探测计划已经正式启动 .据业内专家透露 ,中国月球计划的首期目标是对…