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.     

赤道面磁层顶位形的磁流体力学模拟研究

磁层顶位置和形状的动态特征描绘是地球物理和空间物理研究的难点之一.文章基于太阳风-磁层-电离层耦合的全球磁流体力学（MHD）数值模拟,运用电流密度极大法确定磁层顶位形,并具体研究两种典型太阳风动压（D_p）和几种不同行星际磁场的z分量（B_z）条件下,地球赤道面上方磁层顶动态特征.模拟结果显示,磁层顶日下点高度r₀主要由D_p控制.随着D_p增加,磁层顶被压缩,r₀显著减小.相同D_p条件下,在B_z由南向（B_z<0）逐渐减小,并转为北向（B_z>0）逐渐增大的过程中,r₀缓慢增大.不同条件下,磁层项张角φ变化较小,反映了赤道面磁层顶结构的相似性.与Shue98低纬磁层顶经验模型比较,MHD模拟能再现磁层顶日下点位置r₀对D_p的响应,而r₀随B_z变化的饱和性仅出现在低速太阳风条件下.MHD模拟和经验模型的磁层项张角φ差别小于2.5°,但模拟显示φ随B_z的变化趋势并非简单线性关系.     

任意多个磁层的层状结构中MSFVW和MSBVW的通用色散方程

本文研究了有限宽度及磁各向异性的多磁层结构内的静磁前向体波(MSFVW)色散方程随磁层增加的变化规律。引进三个自定义函数之后,得到了任意多个磁层的层状结构中的MSFVW通用色散方程。用类似的方法,导出了任意多个磁层的层状结构中的静磁反向体波(MSBVW)的通用色散方程。 关键词：     

月球目标的探测与跟踪技术研究

研究了月球目标探测成像及自动跟踪系统。利用CCD图像传感器、图像处理技术以及图像跟踪算法可以取代对月球的手动跟踪,无需预知月球的运动轨道,在自动跟踪的同时记录月球影像,便于对月球表面数据的记录和处理,并能进行实时图像处理,利于对月球图像的分析,为月球探测跟踪做了一次有益的新方法尝试。     

月球的形成

天文学家认为 ,月球是由一个像火星般大小的物体撞入地球 ,将物质溅射到围绕地球的轨道上形成的 .这一撞击还把地球上一天的时间延长到现今的 2 4小时 .月球中的物质一部分来自地球 ,其余部分来自撞击体 .科学家们对撞击体的物质在月球中所占的比例做了估计 ,结果分歧很大 .进行地球化学研究得到的估计值从小于 1%到大于 5 0 % ,而大多数地球物理模型则预言这一比例在 5 0 %到 90 %的范围 .在德国的天文学家通过将月球与地球岩石样品的成分进行比较 ,计算出月球上来自碰撞物体的物质不超过月球的三分之一 .此外 ,他们还估计 ,月球至少是在 4…     

月球种菜

据美国媒体报道，目前，美国科学家已经掌握了利用微型温室在月球上种植开花蔬菜的技术．2012年，携带着蔬菜种子的这一微型温室——“月球绿洲”很可能被发射到月球表面做进一步的测试．     

单光子探测技术的高峰—月球激光测距

月球激光测距的资料对诸多学科的研究有着重要独特的价值,但由于该项技术的高难度,即真正意义上的单光子探测,使得它成为激光测距技术研究和奋斗的目标。云南天文台1．2米望远镜卫星激光没距系统已经建成并正式参加国际及国内卫星激光测距网的联测,同时在进行激光测月的研究与准备。该文分析了月球激光测距回波的特性,以及为在1．2米望远镜测距系统上实现激光测月所采取的提高回波强度的措施。     

应用脉冲加热/探测扫描技术进行表面下微尺度热结构探测过程的仿真

提出脉冲加热/探测扫描技术进行微尺度表面下热结构测量原理。通过对于复合材质试样表面受到脉冲热流作用时的瞬态热传导问题进行数值解析,得到各被扫描点的温度响应,根据对温度响应的数据处理结果给出热对比度的定义方式,进行扫描过程的仿真。根据仿真结果讨论分布状态,复合物深度,复合物与母材的物性比对于测量结果的影响。     

基于三维磁成像的近场磁性体探测

提出一种近场条件下未知磁源的三维磁成像方法.考虑到大多数磁性体不仅受背景磁场磁化,本身也带有较强剩磁,将观测面上的磁场转换为磁场矢量异常模量,并建立目标函数进行最优化求解,以得到符合观测磁场特征的磁性体磁化模型.仿真和实验表明:此方法可有效消除剩磁对反演结果的影响,能够实现对近场多个磁源磁化率分布的成像,验证了所提方法用于探测隐含磁体位置和形状的可行性.     

光学计量技术在月球探测工程中的作用

月球探测工程是一项复杂的多学科高技术集成的系统工程。整个工程实施阶段，光学探测系统占据着重要地位。各类光学传感器和系统精确的计量和测试，对确保整个工程顺利进行有着不容忽视的作用。该文从任务需求入手，叙述了国防科工委光学计量一级站已具备的条件和存在的差距，并提出了针对月球探测工程应开展的工作和研究方向。     

基于月面图像的大气波前倾斜量提取算法的性能分析

 为了提高月球激光测距试验中的回波光子数,考虑将自适应光学技术应用于云南天文台1.2 m光学望远镜,以实时校正望远镜跟踪误差和由于大气湍流的影响而造成的到达月球表面的激光束的扩展与漂移效应。针对月面为低对比度扩展源的特点,利用互相关函数法及绝对差分算法对采集的月面图像进行了大气波前倾斜量的提取。模拟了未去除和去除大气波前倾斜量的月面长曝光图像,发现去除大气波前倾斜量后的图像对比度较未去除有了相应提高。研究表明：月球激光测距试验中,绝对差分算法更适合用来提取大气波前倾斜量。     

Double lunar swing-by orbits revisited

The double lunar swing-by orbits are a special kind of orbits in the Earth-Moon system.These orbits repeatedly pass through the vicinity of the Moon and change their shapes due to the Moon’s gravity.In the synodic frame of the circular restricted three-body problem consisting of the Earth and the Moon,these orbits are periodic,with two close approaches to the Moon in every orbit period.In this paper,these orbits are revisited.It is found that these orbits belong to the symmetric horseshoe periodic families which bifurcate from the planar Lyapunov family around the collinear libration point L3.Usually,the double lunar swing-by orbits have k=i+j loops,where i is the number of the inner loops and j is the number of outer loops.The genealogy of these orbits with different i and j is studied in this paper.That is,how these double lunar swing-by orbits are organized in the symmetric horseshoe periodic families is explored.In addition,the 2n lunar swing-by orbits(n≥2)with 2n close approaches to the Moon in one orbit period are also studied.     

基于月面图像的大气波前倾斜量提取算法的性能分析

为了提高月球激光测距试验中的回波光子数,考虑将自适应光学技术应用于云南天文台1.2 m光学望远镜,以实时校正望远镜跟踪误差和由于大气湍流的影响而造成的到达月球表面的激光束的扩展与漂移效应。针对月面为低对比度扩展源的特点,利用互相关函数法及绝对差分算法对采集的月面图像进行了大气波前倾斜量的提取。模拟了未去除和去除大气波前倾斜量的月面长曝光图像,发现去除大气波前倾斜量后的图像对比度较未去除有了相应提高。研究表明：月球激光测距试验中,绝对差分算法更适合用来提取大气波前倾斜量。     

Penumbra lunar eclipse observations reveal anomalous thermal performance of Lunakhod 2 reflectors

As the signal reflected by the corner-cube reflector arrays is very weak and easily submerged during the full moon, we analyze the influence of the thermal effect of corner-cube reflector arrays on the intensity of lunar laser ranging echo. Laser ranging measurements during the penumbra lunar eclipse verify suspected thermal deformation in the Lunakhod 2 reflectors. Signal levels vary over two orders of magnitude as the penumbra eclipse progresses. This can be explained by the change in the dihedral angle of the corner-cube reflectors caused by the temperature. The results show that when the dihedral angle errors reach 1', the energy is reduced by 100 times compared with the ideal corner-cube reflector. In the experiment, our findings suggest that when the corner-cube reflector arrays enter the penumbra of the earth, the effective echo signal level which reaches 0.18 photons/s far exceeds the historical level of the full moon. However, 11 minutes after the penumbra lunar eclipse, the effective echo rate of Lunakhod 2 will drop two orders of magnitude. The mechanism can explain the acute signal deficit observed at full moon.     

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.     

月表尘埃颗粒带电的机理及应用研究

研究月尘颗粒在电子束环境下以及紫外源辐照下的带电机理,利用数值方法模拟月尘颗粒在不同背景环境下的充电过程,以探索月表尘埃颗粒的带电机理,进而便于地面月尘环境模拟装置选择合适的月尘带电方式进行空间模拟实验.给出了尘埃在电子束环境下的充电方程,并将紫外辐射带电与具体应用相结合.通过模拟结果可知,在电子束环境下,月尘表面的电荷数随粒径尺寸增大,随电子枪辐照束斑半径减少,随电子枪流强的增加而增多;在紫外源的辐照下,月尘表面电荷数随颗粒尺寸的增大以及紫外线辐照度的增加而增多.由月尘颗粒受太阳紫外辐照带电的数值模拟结果可知,月尘需要在太阳长时间的辐照下才可以带上可观的电荷数,地面模拟该过程需增加辐照源来加速实验.通过模拟结果的分析比较并结合"空间环境模拟装置"中对月尘舱的设计要求,最终优选紫外源辐照带电方式作为月尘颗粒的带电方案.     

Lower-hybrid turbulence in the near-surface lunar dusty plasmas

The results are presented of the first investigation of linear and nonlinear processes associated with waves which are related to the presence of magnetic fields in dusty plasmas at the Moon. Excitation of lower-hybrid turbulence in dusty plasmas near the lunar surface is studied. It is shown that the lower-hybrid turbulence can be generated wherever the Earth's magnetotail interacts with the near-surface dusty plasmas at the Moon. The electric fields appearing as a consequence of the presence of lower-hybrid turbulence are estimated. They can make a significant contribution to the total electric field above the lunar surface which should be taken into account in the future experimental investigation of electric fields at the Moon.     

Distribution of charged lunar dust in the south polar region of the moon

Lunar dust is one of the most threatening problems confronting the return of human beings to the moon. In this work we studied the spatial distribution behavior of charged lunar dust in the solar wind plasma environment in the south polar region of the moon and considered the influence of a mini-crater using Spacecraft Plasma Interactions Software. The distribution of dust and plasma at low solar altitude angles of 20° and 0° was studied, and the spatial density of lunar dust was ~10^10.4 m^-3 and ~10^11.5 m^-3, respectively. This is because a higher surface potential will result in transportation of small dust particles and photoelectrons can also neutralize positively charged lunar dust. The dust density in the plasma void region created by a mini-crater with a 5 m high wall was studied. We obtained a quasi-neutral electric environment in the plasma void region of the mini-crater, and the dust density was about a magnitude lower than that in other regions. The dust risk to a spacesuit is much lower on the nightside than on the dayside, but there is severe charged lunar dust transport in the region between light and shade, which is dominated by the difference in surface and plasma potential caused by photoelectrons.     

月球表面遥感图像阴影消除及其信息恢复研究

由于月球表面的地形起伏引起月面遥感图像像素与太阳相对位置和几何取向不一致,导致月面遥感数字图像上阴影像素的产生。为了解决这一问题,利用与遥感图像匹配的DEM和光照方位参数进行遥感图像的阴影判断,基于DEM数据,利用邻坡反射辐射,进行自然地形条件下的月表遥感图像阴影像素的阴影消除,恢复成太阳光谱照度相等（入射角,反射角和距离相同）时的像素遥感值。仿真实验结果表明：该方法较好地消除了月表影像的阴影,充分恢复了月表影像的反射/光谱特征。