嫦娥三号“玉兔号”巡视器遥操作中的关键技术

2013年12月14日,"嫦娥三号"成功地将月面着陆器和"玉兔号"巡视器送抵月球,这标志着我国已完成了探月工程中"落"月的重要阶段.嫦娥三号任务的一个关键组成部分是由地面遥操作中心控制"玉兔号"巡视器在月面非结构化环境中进行巡视和科学探测,而遥操作技术正是该组成部分成功实施的关键."玉兔号"巡视器遥操作技术主要包括巡视器的导航定位、月面地形重构、行驶路径规划和机械臂探测等关键步骤,这些步骤相互支撑与融合,保证了嫦娥三号任务的顺利实施.本文在对上述4个方面关键技术的发展和应用现状进行总结的基础上,阐述了相关的主要技术途径及其应用特点,分析了各种技术在"玉兔号"月面巡视与科学探测任务实施中的发挥的重要作用,并评述了它们的发展潜力和应用前景,对中国探月工程以及后续火星探测工程中的遥操作具有一定的指导意义.     

农历置闰月方法的解析

指出农历的历法要素与公历的历法要素的不同点.从数学角度对农历“19年7闰”的置闰方法进行详细的推演,即首先将农历平年与回归年的差值同朔望月时长的比值通过辗转相除表为连分数,逐次截取连分式,得一渐近分数序列.在渐近分数序列中选取适当的分数作为所求比值的近似值,由此就得到了农历的置闰方法.探讨农历复合置闰的可能性.指出由于传统农历的一些特殊约定,使得采用复合置闰变得价值不大     

月面巡视器遥操作中的任务规划技术研究

任务规划技术是嫦娥三号任务中月面巡视器遥操作中的一项关键技术.本文首先分析了各种月面环境因素对巡视器月面工作过程的影响机制,综合考虑月面地形因素、太阳能量、光照阴影以及对地通信条件等,建立了面向任务规划的综合月面环境.在该环境模型基础上,提出了一种月面巡视器遥操作中的任务规划方法.通过定期更新环境模型,将动态环境模型下的路径规划问题转换为一系列静态环境模型下的路径规划问题,实现任务层的动态路径规划;在路径规划过程中进行实时约束检查,实现行为规划并将其影响效果迭代入动态路径规划过程中,最终实现巡视器任务规划.针对不确定性,本文引入弹性计划提高任务规划输出结果在实际工程中的可行性.仿真实验结果表明:月面综合环境模型全面描述了影响巡视器任务规划的各种环境因素及其影响;任务规划方法可生成全局最优路径,以及沿路径安排的满足约束条件的巡视器行为序列,最终生成巡视器的月面工作序列,作为地面遥操作实施的依据.     

中国古代的34条计时月掩行星资料研究

调研了通过掩星材料研究地球自转长期变化的方法。收集并核查了中国古代34条最长计时单位为"夜"的计时月掩行星资料的日期和天象。通过与现代天文计算结果的比较,得出:(1)32条资料的确发生了掩星,占94%;(2)43%记作某"夜"的掩星实发生于次日晨;(3)资料中计时的平均长度为6.9小时,32条发生掩星资料的测时误差范围在0.04—5.74小时间,平均为1.8小时,月球与行星的最小角距范围在0.°02—0.°92,平均为0.°21;(4)古历建寅但存少数失闰和推步误差;(5)利用该资料做地球自转长期变化研究时,应考察其计时精度,择优取材。     

月亮潮汐风热平流影响大气罗斯贝波的动力学机制

高空急流下层或高原附近，雨季高峰时段中激增的ＣＩＳＫ正反馈，使大气月亮潮汐风引起的热平流周期性弱信号输入，以强烈的凝结加热方式输出，达到足以调制罗斯贝波的程度．在充分考虑到长波辐射和摩檫耗散的情况下．动力学计算表明，上述调制波引起的涡度变化可达１０－５～１０－４ｓ－１．     

春秋时期鲁国历法研究的一些新观点

在阐述春秋时期鲁国历法研究的历史和现状的基础上,刍议历代春秋时期历法研究均不成功的原因;对月建、两次"日南至"、"三正"、频大月等重要议题进行重新审视;给出春秋时期鲁国244年间各年之岁首日期、JD和干支,并标出置有闰月的年。特别对春秋时期鲁国历法的建正、失闰和超闰等有争议的问题进行深入的研究,论证复原、重现春秋时期鲁国历谱的原则。最后讨论春秋时期各国历法的建正问题。     

Seismic tomography of the Moon

We attempted to determine the first three-dimensional P and S wave velocity and Poisson＇s ratio structures of the lunar crust and mantle down to 1000 km depth under the near-side of the Moon by applying seismic tomography to the moonquake arrival-time data recorded by the Apollo seismic network operated during 1969 to 1977. Our results show that significant lateral heterogeneities may exist in the lunar interior. Because there is no plate tectonics in the Moon, the lateral heterogeneities may be produced at the early stage of the Moon formation and evolution, and they have been preserved till today. There seems to be a correlation between the distribution of deep moonquakes and lateral velocity variations in the lunar lower mantle, suggesting that the occurrence of deep moonquakes may be affected by the lunar structural heterogeneity in addition to the tidal stresses. Although this is an experimental work and the result is still preliminary, it indicates that tomographic imaging of the lunar interior is feasible.     

新型涡流磁阻尼月球着陆器

针对三支撑月球着陆器摩擦式阻尼材料存在的真空冷焊问题,对非接触式涡流磁阻尼在月球着陆器上的应用进行了分析和试验.应用电磁学基本理论对涡流磁阻尼的基本特性进行了分析,得出了阻尼特性基本方程.使用DASP数据采集与分析软件,对新型涡流磁阻尼月球着陆器原理模型的缓冲特性进行了试验测试.结果表明,新型涡流磁阻尼月球着陆器具有较好的缓冲效果.     

中国历代日月交食周期的研究

中国自西汉至南宋共使用了２９个日月交食周期，如重复不计，实有２２个周期。计算交食周期的方程式通常有下列六式：（１）半食年／朔望月＝会月／会率，（２）半食年／回归年＝会岁／会率，（３）食年／朔望月＝会月／朔望合数（交率），（４）食年／回归年＝会岁／朔望合数（交率），（５）交点月／朔望月＝会月／交数，（６）食年／交点月＝交数／交率。中国古代以“大衍求一术”计算交食周期，与近代用连分数法算得的结果完全相同。经验算，绝大部分交食周期十分准确、密近。本文还对王充（甲）、（乙）、（丙）三周期以及中西交食周期的雷同进行了探讨。     

北京大气中痕量烷烃的浓度分析与研究

采用二步深冷浓缩与气相色谱质谱联用（ACIS-GC／MS）对北京大气中痕量烷烃进行长期连续观测，观测数据表明：日变化有双峰和三峰变化，冬、春呈现与交通高峰吻合的双峰变化，即：上午08：00点至10：00和下午17：00前后各出现一个高值；四季日变化中夜间22：00出现第三峰值；夏季变化呈三峰型，最大值在正午前后．季变化峰值出现在夏季，低值出现在冬季．