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”。     

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,     

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。     

中国探月工程“嫦娥三号”将首次以月基天文望远镜观测天体

我国将于2013年12月实施嫦娥三号探月任务,嫦娥三号作为探月二期工程的主要任务,将实现我国航天器在地外天体首次软着陆,从嫦娥三号着陆器中释放出的月球车,将进行我国首次在月表巡视探测.这是继美国阿波罗计划后人类重返月球的首个月球软着陆探测器."嫦娥三号"执行的任务中有其他国家没有做过的.一是利用"嫦娥三号"就位和巡视的特色,制定了一个特殊的科学目标:"观天,看地、探月".第一,观天,用月基天文望远镜观测天文;第二,看地,用月基极紫外照相机监测地球等离子体层的密度     

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。     

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。     

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     

直接解调方法在嫦娥一号卫星X射线谱仪地面验证实验数据分析中的应用

"嫦娥一号"卫星是我国的第一颗月球探测卫星,运行轨道高度为200 km,预计工作寿命为一年,其上配备的X射线成像谱仪具备了对月表进行X射线探测、成像和对太阳X射线进行监测的功能.该X射线谱仪由两个全同的探测器阵列组成,其中,为了实现对月表主要化学元素分布及其含量进行探测的科学目标,在每个探测器阵列还配备了2个低能探测器单元.这4路低能探测器单元的面积为25 mm2,采用的都是厚度为500 μm,具有优良探测性能的Si-PIN探测器,其探测能区为1～10 keV,能量分辨率为～5%@5.9 kev.文章主要介绍了嫦娥一号卫星X射线谱仪的地面验证实验,并且根据X射线谱仪的能量响应矩阵,利用直接解调方法和基本参数法对X射线谱仪地面验证实验中的探测数据,特别是对盲测样品中的Mg,Al,Si等元素进行了定性和定量分析.     

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.     

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。     

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。     

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     

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.     

人类缘何对“广寒宫”一往情深

 月球是距人类家园最近的星球,这片寂寞的原野,始终给人一副冷漠的面孔,被誉为“广寒宫”。人类一直梦想能够探测月宫,2000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十年内将开展以月球探测为主的深空探测研究的新消息。这标志着中国的月球探测计划已经正式启动,人类缘何对“广寒宫”一往情深,这一想法一直有着深刻的意义。第一,月球是个没有国界的星球,发达国家想早日捷足先登,跑马占地式地在那里圈一块土地,尽管联合国1984年通过的《月球协议》规定,月球及其资源是人类的共同财产,任何国家、团体和个人不得据为己有。     

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。     

宇宙黑暗时代的探索与月基天文

宇宙黑暗时代是指宇宙大爆炸刚刚结束,第一代恒星和星系尚未形成的时期,这时的宇宙“鸿蒙未开”,蕴藏着宇宙起源阶段所遗留的大量宝贵信息。这一时期宇宙中性氢气体产生的21 cm信号为观测宇宙黑暗时代提供了探针,但这一信号现已红移到米波、十米波甚至百米波频段,在这一频段有其他天体特别是银河系产生的巨大前景辐射,在地球上的观测还受到地球电离层的吸收、折射以及多种电磁干扰,因此其观测具有极大的挑战性。利用月球背面或月球轨道进行观测具有优越的条件,可以避免电离层和电磁干扰对低频射电观测的影响。随着重返月球热潮的兴起,美国、欧洲、印度等国和中国都在积极酝酿月基天文特别是低频射电天文研究,打开低频电磁观测的新窗口,实现对宇宙黑暗时代和宇宙起源的探测。文章将介绍关于宇宙黑暗时代、宇宙黎明的研究进展以及利用月球开展低频射电天文观测的动向,并简要介绍中国提出的鸿蒙绕月卫星阵列计划。     

探索月球的秘密

2007年10月24日18时,我国自主研发的“嫦娥一号”月球探测卫星顺利发射升空,开始了又一次壮观的太空之旅!在那激动人心的时刻,笔者感受到,我们中华民族千年的飞天幻想,已经从敦煌石窟上斑驳的壁画,逐步变成一幅史诗般的现代太空画卷,中国人的“飞天”、“奔月”之梦终于实现了!我国的月球探测活动举世瞩目,始终遵循以下几个原则:一是和平利用太空、开发太空资源造福人类,服从和服务于科教兴国的战略和可持续发展的战略,以满足科学技术、经济、社会发展的综合目标为需求。二是根据国情国力贯彻“有所为、有所不为”的方针选择有限目标,突出重…     

火星重力场研究现状及发展趋势

针对近年来月球与火星探测成为各航天大国的热点,以及中国首个火星探测计划"萤火1号"拟定的科学研究目标,文章对火星重力场模犁的历史、现状及展望做了简要描述.文中首先探讨了火星探测的多重意义和火星重力场在火星探测中起到的重要作用;接着介绍了火星重力场模型发展的历史和现状;最后介绍了利用中国"萤火1号"轨道跟踪数据对火星重力场模型的可能贡献,在此基础上对中国未来火星重力场探测提出了设想.     

月尘被动防护技术的最新研究进展

月球的特殊环境使月尘具有导电等特殊的性质,极易黏附在探测仪器上造成设备的失效,给探月工程带来极大的危害,因此国内外众多研究组针对月尘危害展开深入研究.本文从黏附机理、防护方法和实验测试几方面对月尘的被动防护技术进行综述和展望.首先,阐述了月尘对探测设备造成的不利影响及影响因素,进而具体论述月尘黏附的机理,详细介绍造成黏附的两种主要作用力的理论基础.然后,针对不同作用机理系统阐述了降低月尘颗粒黏附力的主要方法,对月尘被动防护技术的最新进展进行了总结.最后,结合防护方式的不同,总结了测试月尘黏附力的方法,从而为有效实现探测设备表面月尘防护奠定基础.