基于"嫦娥一号"的月表形貌特征分析与自动提取

利用"嫦娥一号"CCD相机获得的遥感影像及其经三线阵数字摄影测量处理后的DEM数据(空间分辨率为500 m)进行了月表形貌特征分析.结果表明:月球的平均高程为-742 m,最大高程点和最小高程点均位于月球的背面,其中前者位于Engel'gardt撞击坑东缘,后者位于Minkowski撞击坑的次级撞击坑内;月球表面相对平...     

嫦娥一号的初步科学成果

嫦娥一号卫星是中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。嫦娥一号卫星于２００７年１０月２４日在西昌卫星发射中心成功发射,２００９年３月１日受控落月于东经５２．３６度、南纬１．５０度的丰富海区域,在轨运行４９５天,比预期一年的工作寿命延长４个多月,一共取得了１．３７TB的原始科学探测数据。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”等在内的一系列科学成果,为推动中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。     

嫦娥一号探测器发现月球正面 “玉兔&rdquo|火山

月面白天日照情况下, 高海拔、高反照率地区反射阳光产生的辐射状光线, 会对其周围海拔低、地形变化缓慢、反照率低的地区带来显著的“灯下黑”照明效应的影响, 甚至把这些地区的地貌从光学波段 “隐藏” 起来. 利用嫦娥-1绕月探测器激光测高得到的地形DEM模型, 对比重力探测的历史结果, 在月球正面风暴洋西部(中心位于(14°N, 308°E)处), 从“灯下黑”区域新认证了一个直径约300 km, 高度约2 km的火山——暂时称为“玉兔”山. 还修正了“玉兔”山以北300 km左右的“桂树”火山三维地形. 该发现对研究月球正面演化过程有重要的参考价值.     

绕月探测工程科学探测成果

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日成功发射, 2009年3月1日受控撞月, 在轨运行494天, 其中环月飞行480天, 共获得了1.37 TB的原始数据, 并得到了大量月球数据产品, 填补了我国在月球和深空探测领域的空白. 那么, 嫦娥一号任务的圆满完成, 使我们获得了哪些重大科研成果和哪些具有自主知识产权的核心技术呢? ..............     

“嫦娥一号”对环形山起伏非均匀月表层微波辐射观测的理论建模分析

中国“嫦娥一号”探月卫星在世界上首次采用多通道微波辐射计垂直测量月球表面的微波热辐射, 以期由多通道微波辐射亮度温度了解整个月球表面的微波辐射特征, 进而反演月壤层厚度, 估算月壤层富含的氦3含量. 在该科学目标和技术条件下, 讨论了月球表面微波辐射理论建模中月表粗糙面、温度廓线介质辐射、密集粒子散射等物理要素的影响. 按照月表面环形山数目与形态的统计特征, 数值构造环形山随机分布的月表面地形. 由规则三角形网格对“嫦娥一号”微波辐射计空间分辨率量级的月表面地形数值剖分, 来计算随机起伏粗糙月表面微波平均反射率与发射率. 数值结果表明在“嫦娥一号”微波辐射计空间分辨率的条件下, 环形山月表面可视为平表面建模. 由具有相干势的准晶体近似讨论了月壤层密集颗粒的散射与吸收特性, 及其月壤层有效介电常数的计算. 用分层辐射传输方程推导具有非均匀温度廓线分布的月尘、月壤、月岩层微波辐射亮度温度, 分析了各个物理参数对辐射亮度温度的影响. 从而分析了“嫦娥一号”对月表面微波辐射观测的三层结构理论建模与参数选取.     

“嫦娥一号”微波辐射计观测月球虹湾地区表面物理温度昼夜时间分布

由中国“嫦娥一号”(CE-1)微波辐射计对月球虹湾地区观测时刻相对应的太阳入射角与方位角, 由极点球面坐标系与月球观测点局部坐标系的转换关系, 得到CE-1 对月球虹湾区域(Bay of Rainbow, 拉丁文Sinus Iridum)观测的当地时间. 采用CE-1 微波辐射计观测数据, 得到月球虹湾地区当地不同时间的辐射亮度温度(T_b)变化分布. 由月表三层模型的热辐射传输理论, 结合CE-1 微波辐射计19 与37 GHz 通道的T_b 数据, 反演得到月球昼夜不同时段虹湾地区表面月尘层与月壤层的物理温度变化, 分析了影响虹湾地区月表面物理温度的主要因素.     

“嫦娥一号”多通道微波辐射计测量估算全月球月壤层氦3含量

由太阳风注入月球表面月壤层的氦3(³He)是一种可供核聚变燃料使用的最有价值的月球资源之一. 以Apollo月壤样品为基础, 提出月表面³He含量与月表面归一化太阳风通量、月壤光学成熟度以及TiO₂含量之间成线性关系. 中国2007年10月24日首次成功发射的“嫦娥一号”(CE-1)探月卫星在世界上首次载有多通道微波辐射计, 用于测量月表面微波辐射亮度温度(brightness temperature, Tb). 本文根据CE-1观测的多通道Tb数据反演的全月球月壤层厚度, 估算全月球月壤层³He总含量约为6.6×10⁸ kg, 其中月球正面3.7×10⁸ kg, 月球背面2.9×10⁸ kg.     

嫦娥一号干涉成像光谱仪数据TiO2 反演初步结果

反演月表TiO₂含量的分布对于月球科学研究和未来月球资源开采与利用具有重要意义. 利用干涉成像光谱仪数据对月表TiO₂ 反演进行了初步尝试, 获得了基于月球着陆点数据和月面真值的TiO₂ 反演公式. 将该公式应用于嫦娥一号干涉成像光谱仪数据, 获得了TiO₂ 在Apollo 16 登陆点附近高地、月球澄海MS2 地区的低钛玄武岩和高钛玄武岩等地区的局域分布特征. 经与Clementine UVVIS 数据反演结果进行比较, 嫦娥一号干涉成像光谱仪数据的TiO₂ 含量初步模型对于所研究的高地地区预测偏高0.7 wt.%左右, 对于月海低钛地区的预测偏高1.5 wt.%左右, 对于月海高钛地区的含量预测偏低0.8 wt.%左右.     

月球冶金技术的发展前景

        探月行动自阿波罗登月计划以来经历几次起落,但是可以预见的是,对月球的开发是人类以后将会面临的共同课题。各国对月球的科学研究中,关于月球矿产资源的贫富、分布状况都获得了比较确实的信息,对于这些矿产资源的利用也已经开始了研究。但从冶金工程角度研究月球原位资源利用技术的工作还不多。利用月球自有矿产资源提取金属原料,可以有力保障月球开发过程中的基础建设项目,加快月球开发的速度。通过对月球资源和能源的考察,以月表主要矿物钛铁矿为例,总结了适用于月球环境的冶金方法,并探讨月球冶金工业的建设原则和研究方向。     

智慧让城市更美好

适应日益增长的社会需求和信息科学技术的快速发展,“数字城市”建设取得了显著成绩,为政府、企业和公众提供了良好的服务,但是也存在许多问题。网格、物联网和云计算技术的出现和应用,给解决“数字城市”面临的问题带来了机遇、创造了条件,“智慧城市”应运而生,由“数字城市”向“智慧城市”演化成为社会关注的主题。网格、物联网、云计算等是实现“数字城市”向“智慧城市”演化的关键技术。“智慧城市”将推动城市智慧服务和智慧产业的发展,提升进入21世纪信息化时代城市的核心竞争力。     

评“矩阵的半张量积: 一个便捷的新工具”

“矩阵论”(或者说“线性代数”)与“微积分”被认为是自然科学研究中两个最基本的数学工具. 与微积分相比, 矩阵方法的历史远为悠久. 成书于两千年前的《九章算术》就把线性方程组系数排成方阵进行求解, 中文中“方程”之名就是从这里产生的. 而近代矩阵论的形成, 则主要是19 世纪的一些数学家的工作,包括: Gauss(高斯)、Cayley(凯莱)、Sylvester(谢尔沃斯特)等. 今天, 几乎在自然科学的每一个领域的研究中, 都可以找到矩阵的影子.     

“嫦娥一号”干涉成像光谱仪数据FeO反演初步结果

月表FeO含量的分布对于未来月球资源利用和科学研究具有重要意义.在Apollo和Luna取样点的干涉成像光谱数据与月表FeO含量真值的基础上,得到了利用干涉成像光谱仪数据进行月表FeO填图的初步数学模型.将该公式应用于"嫦娥一号"干涉成像光谱仪数据,成功得到了月表FeO的局域地区分布.经过与Clementine UVVIS数据进行比较,嫦娥干涉成像光谱仪数据的FeO含量初步模型对于月海地区的预测偏低(2%),对于高地地区的预测偏高(3%).     

定量评估气候变化影响经济产出的方法

将经济-气候模型(C-D-C), 推广成一个预测“气候变化影响量”的方法, 可以对未来气候变化对经济产出的影响给予定量的评估. 为了对该定量评估方法的可行性进行验证, 提出了一个从实际资料中提取实际的“气候变化影响量”的办法来进行历史回报检验. 用中国8 个农业区域1980~2000 年的不同粮食作物资料和粮食总量资料以及中国160 站点的1980~2000 年气象资料对该经济模型方法进行了历史回报检验, 结果表明该方法具有一定合理性、可靠性和较好的运用效果, 并得出了一些有意义的结论. 本文将经济学的成果引入全球气候变化研究, 希望能为进一步开展该领域研究提供参考.     

纳微米沟槽型图案化表面“接触引导”现象及其细胞生理效应

材料表面的拓扑结构对细胞的多种行为及生理功能有着显著影响, 其中沟槽型图案由于能够使细胞产生“接触引导”而备受关注. 本文着重介绍了由该类图案引起的“接触引导”对细胞行为及生理功能影响的研究进展. 所涉及到的内容主要包括影响该现象发生的因素及细胞行为变化和生理效应, 并讨论了“接触引导”发生的可能机制. 最后对该领域的研究趋势和潜在应用进行了展望.     

移动道路测量系统及其在科技奥运中的应用

多平台和多传感器集成技术对于快速获取空间数据是一种趋势. 本文介绍了基于多传感器集成技术的地面移动道路测量系统的工作原理和技术框架, 分析了移动道路测量进行空间信息服务的特点和优势, 提出了移动道路测量系统空间定位测量的解析模型、GPS/IMU组合导航模型、多传感器同步模型、多传感器协同检校和误差模型, 进一步给出了移动道路测量系统空间信息应用的技术流程, 提出了基于可量测实景影像的“真图”地理信息服务引擎, 并采用移动道路测量系统及“真图”引擎进行奥运场馆建设动态监测和奥运安保服务, 在此基础上对移动道路测量系统获取的可量测实景影像在科技奥运中的应用进行了讨论和分析, 对移动道路测量系统提供的可量测实景影像空间信息服务进行了总结和展望.     

华南新的寒武纪生物地层序列和年代地层系统

生物地层和年代地层是地球科学中最常用的划分地层的方法和地层对比的标准. 简要回顾了1978年以来我国华南斜坡相寒武纪生物和年代地层的研究. 介绍了1988年以来逐步形成的华南寒武纪生物地层序列和年代地层系统, 并对两者做了新的修订. 修订后的华南生物地层序列包含36个生物带和一个“贫化石带”, 所有生物带的底界都用单个物种(带化石)的首现定义; 修订后的华南年代地层系统由4统10阶组成, 其中包含了在湘西北建立的“芙蓉统”、“排碧阶”和“古丈阶”3个全球年代地层单位, 2个“金钉子”和2个被国际地层委员会寒武系分会接受的、定义全球寒武系阶的底界的“国际纽带点”. 华南的生物和年代地层系统是目前被国内外接受的中国划分标准. 对今后进一步完善这两套地层系统也提出了研究建议.     

读《10000个科学难题》(化学卷)有感

创新是一个民族、国家发展的灵魂, “建设创新型国家” 已经成为我国的基本国策. 但是, 目前我国的科学研究仍然是跟踪性研究居多, 而创新性尤其是原创性的研究相对偏少. 如何在科学研究中突出创新是广大科技工作者面对的重大问题. 科学技术的发展是一个不断发现、凝练、思考、解决科学问题的过程, 提出科学难题本身就是科学发展的重要前提. 因此, 如何凝练、思考、提出科学问题, 是培养全民尤其是科技工作者创新意识的关键, 也是获得原创性研究成果的必由之路. 由陈洪渊院士主持、众多学者专家参与撰写的《10000个科学难题-化学卷》, 汇集了当前化学科学研究中的189条重要科学难题, 无论在内容上还是在形式上都独具匠心、别具一格, 是一部富有高度启发性和学术前沿性的学术专著. 该书以“高中生有兴趣, 大学生能通读, 研究生可选题, 并能为高校教师和研究人员的科学研究提供参考”为宗旨, 通过一个个重要科学难题的 “点”, 构成了当前化学科学研究前沿的线和面, 不求面面俱到, 但求反映当前化学科学研究的前沿和发展趋势; 对每个科学难题均有研究意义和现状等背景介绍, 不求有明确答案, 甚至不求科学问题的完全准确无误, 而重在科学问题的凝练和启发创新性思考. 这是科学类书籍编写方式的一次大胆的尝试, 与鼓励创新性科研和建设创新型国家的宗旨不谋而合.     

书写时代的传奇

十年跋涉,历尽艰险,迄今速度最快的人类探测器“新视野”终于见到了“有心”的冥王星。匆匆一见之后,距地球超过52亿km的“小新”,如今已向更远的深空飞去,不再复返。“新视野”对冥王星的匆匆一瞥,要花掉7.2亿美元。这一长达数年的单程“约会”,究竟有多重要？1965年,也是在7月14日,“水手4号”探测器飞掠火星,成为人类探测器首次近距离观测另一星球。随后的50年间,人类探测器先后飞抵太阳系八大行星,而曾经的第九大行星冥王星却因距离遥远,从未迎来人类探测器。50年后的同一天,“新视野”飞抵冥王星,这简直比科幻作品还令人称奇。“新视野”的这一瞥,不仅让人类终于看全了太阳系原“九大行星”,更代表人类完成了行星际观测“第一阶段”的任务。项目首席科学家艾伦.斯特恩指出,长达半个世纪的努力,将“永远是我们这个时代的传奇”。     

嫦娥二号的初步成果

嫦娥二号承担着试验直接奔月的新轨道,试验验证月面软着陆相关的关键技术的使命。嫦娥二号绘制了全月球7 m 分辨率的影像图和嫦娥三号着陆区虹湾分辨率为1 m 的高清图像,圆满完成各项科学探测任务。嫦娥二号在日地拉格朗日L2 点监测太阳活动,在距离地球700 万km处与4179 “战神”号小行星最近距离小于1 km的交会探测,拍摄到分辨率10 m的小行星形状、大小与表面结构的高清图像。当前嫦娥二号已经远离地球6 500 万km,成为绕太阳运行的人造小天体。     

高等植物生长发育中同化物的转移

陆生高等植物(包括农作物)能够吸收外界原料,利用太阳辐射的能量合成生长发育所需的物质. 它的根、茎、叶分别处在土壤与大气中、阳光下, 分工经营: 根系吸收矿物质; 叶片吸收CO₂ 与太阳能以进行有机物的光合生产; 两者靠茎来支持与联络以及进行原料的调配. 植物能够自力更生正是依靠这样自行组建的“绿色工厂”, 人类以及所有高、低等动物,甚至微生物, 最终都要靠其产品来维持生活. 这“工厂”各“车间”(根、茎、叶、花、果实)的循序建立、规模的大小与定型, 无一不受环境中光、温、水、肥等的时空分布与变化的启发与调控; 而且某一“车间”的操作进行得顺利与否, 关系着生产全过程的进度.“绿色工厂”要靠各“车间”的协调发展、和衷共济, 才能发挥整体的行为, 充分利用外界资源, 抗拒逆境的胁迫.