嫦娥一号IIM数据绝对定标与初步应用

我国首颗探月卫星嫦娥一号携带的干涉成像光谱仪IIM能够以较高的空间分辨率和光谱分辨率获取月表元素和矿物信息, 是实现我国首次探月四大任务的必备仪器. 现有数据尚未转换为反射率且传感器响应不均一, 尚无法直接使用. 本文主要目的是对该数据进行绝对定标和辐射畸变校正, 为数据的正确使用提供方便. 研究结果表明, 在空间域传感器左侧响应偏低; 在波谱域长波段辐射畸变比较明显. 针对探月数据特点和定量分析的需求, 提出了基于光谱特征的反射率归一化校正方法, 对多个地区的验证表明该方法具有实用性和通用性. 经过校正后的反射率与地基望远镜光谱匹配良好, 可以开展月球研究. 最后, 利用校正后的数据对两个直径〉35 km的撞击坑开展了初步的应用, 发现在千米尺度上月壳存在成分差异. IIM数据能够在全球、区域和局部尺度上获取月球表面的化学组成, 有助于深化对月球形成和演化的认识.     

嫦娥一号IIM数据处理分析与应用之一:全月表矿物吸收中心分布图

月球的矿物成分是研究月球起源和演化的重要资料.了解月球矿物组成是世界各国月球探测计划的重要科学主题.成像光谱遥感是获取全月球矿物分布的重要途径.矿物吸收中心所在波长位置是识别矿物的诊断性指标.该文利用我国自主研制的干涉成像光谱仪(IIM)首次获取了全月表矿物吸收中心分布图.该图反映了单斜辉石、斜方辉石、橄榄石等主要月球铁镁质矿物乃至斜长石在月表的分布.对典型地区矿物制图结果的验证表明,该图反映的矿物信息真实可靠,在细节上比过去克莱门汀矿物制图结果更为详细,且不受地形和光照几何的影响.全月表矿物吸收中心分布图不仅可以为月球科学研究提供基础图件,还有其他用途有待挖掘.此外,本文提出的数据定标、校正等预处理方法对于IIM其他应用(如元素定量估算、岩石分类、光学成熟度反演)有借鉴作用.     

“嫦娥一号”干涉成像光谱（IIM）数据坏点检测与去除研究

高光谱数据中离散分布的坏点的存在影响着数据的后续分析和应用．坏点的检测是一项复杂的工作,受仪器特征、地形地貌、成像时间等影响,很难建立统一的坏点判别阈值．本文研究了“嫦娥一号”干涉成像光谱仪（IIM）高光谱数据坏点在光谱维和空间维的特征,基于此提出了一种基于光谱角和欧氏距离的坏点检测与修正算法．算法有效地检测并修正了影像中的坏点,且较过去研究有着更高的精度．统计结果表明约25％的IIM单轨影像坏点数高于3000个;坏点具有列分布特征,主要分布在第27,77和123列及其相邻列上．经过坏点修正后IIM影像空间均一性得到提升,为后续研究与应用提供了更好的基础数据．     

嫦娥一号卫星载激光高度计

介绍了嫦娥一号卫星激光高度计的设计和运行情况,包括系统的总体设计、空间激光器设计、激光发射系统设计、接收系统设计;分析了激光高度计的测量精度;阐述了激光高度计的地面测试情况;最后介绍了激光高度计在轨运行和在轨测试的情况.该激光高度计是我国第一次自行研制的空间应用的激光主动遥感仪器,自2007年11月28日在环月轨道上开机后,获取了共计912万点有效月球高层数据,圆满地完成了探测任务.     

嫦娥一号传回月球图片

我国自主研制发射的第一个月球探测器，嫦娥一号卫星于2007年10月24日从西昌卫星发射中心由长征三号甲运载火箭成功发射，经过8次变轨后，于11月7日正式进入工作轨道，轨道高度约200公里。经过星上设备调试，11月18日卫星转为对月定向姿态。     

基于嫦娥一号卫星激光测高观测的月球地形模型CLTM-s01

利用中国第一颗探月卫星嫦娥一号第一次正飞阶段获取的约300多万个有效激光测高数据点, 得到了改进的360阶次球谐函数展开月球全球地形模型CLTM-s01(Chang’E-1 Lunar Topography Model s01). 该模型以月球质心为参考球心, 以月球平均半径1738 km正球面为参考基准, 径向高程测量精度约为31 m, 沿赤道区域空间分辨率约为0.25°(7~8 km). 该模型首次利用激光测高数据得到月球极区高精度高分辨率月球地形图, 在空间覆盖、模型精度和空间分辨率上较早期模型均有较大改进. 利用该模型得到的月球平均半径为(1737013±2) m, 月球的赤道半径为(1737646±4) m, 月球的极半径为(1735843±4) m, 月球的形状扁率为1/963.7526, 月球的形状中心和质量中心在月固坐标系下的偏差为(-1.777, -0.730, 0.237) km. CLTM-s01所得到的月球形状基本参数与历史值相当, 但由于有更强的两极观测数据约束, 由该模型计算出的这些参数可信度更高.     

基于嫦娥一号地形数据的月球布格重力异常与撞击盆地演化

月球布格重力异常是研究月球内部物质分布特征的重要参数. 该文基于嫦娥一号激光测高数据, 采用球坐标系地形校正方法, 获得了最新的月球全球布格重力异常. 讨论了南极Aitken（SPA）盆地形成时的天体撞击方向, 认为SPA盆地是月球最大的质量瘤盆地. 通过分析撞击盆地的布格重力异常, 发现月球质量瘤盆地具有不同的特征. 高地型质量瘤盆地高密度物质主要分布在浅部, 为充填的高密度玄武岩质岩石, 而平原型质量瘤盆地的高密度物质主要分布在深部, 为上隆的高密度月幔物质.     

“嫦娥一号”月球卫星预计在今年下半年发射

作为中国第一颗月球卫星,“嫦娥一号”的发射时间是全球华人和海内外媒体共同关注的热点。日前,国防科工委主任张云川介绍了“嫦娥一号”月球卫星的相关情况。这也是该领域权威专家首次向媒体公布“嫦娥一号”发射时间和具体情况。     

对“嫦娥”一号激光高度计数据的外部标定

在利用“嫦娥”一号绕月卫星激光高度计LAM载荷数据获取月面高程时,测量数据在月球质心固连坐标系中的径向误差是主要的观测误差来源之一．数据分析表明,“嫦娥”一号探测器和LAM载荷的使用了两级晶体振荡器,它们的独立工作导致的星．地时间同步和飘移将给激光测高数据带来误差．本文对激光高度计LAM数据中存在的时标漂移、卫星轨道径向误差以及LAM晶体振荡器地面定标的系统整体偏差等进行了分析和修正,实现了对激光高度计数据的外部标定,三类误差来源的大小范围分别是0．7—1．2m,～10m,一145m．在此基础上得到了新的360阶次的地形模型CLTM—s03．利用新得到的地形模型发现菲兹杰拉德一杰克逊盆地和南极区域的阿门德森一甘斯温特盆地是月面II型质量瘤区域．     

嫦娥二号一飞冲天

伴随国庆的欢乐,2010年10月1日18时59分57秒,嫦娥二号腾空而起,直接奔向月球。现已顺利进入月球100公里圆形工作轨道。     

嫦娥一号绕月卫星对月球重力场模型的优化

月球重力场是揭示月球内部结构和物质组成的重要信息,探测月球重力场仍然是绕月探测任务中的重要科学目标之一．在已有月球重力场模型基础上,利用嫦娥一号探测数据,并结合“月女神”一号探测器、月球勘察者（LP）及早期月球探测器轨道跟踪数据,本文解算得到了高精度月球重力场模型CEGM02（100阶次）,在CEGM01月球重力场模型基础上对模型进行了优化．对新模型的分析结果表明,嫦娥一号卫星轨道跟踪数据的融入,使得对月球重力场长波长部分的解算精度有显著提高,相比于SGMl00h模型在5阶以内精度提高约2倍,在10阶以内有明显贡献,在20阶内都有贡献．初步判断这是由于嫦娥一号卫星轨道动量轮卸载的频度不足“月女神”的1／4,而同时轨道相对较高所导致．文中结合CEGM02和激光测月观测结果解算了月球平均转动惯量0．393446（±0．000006）,对月球内部构造研究提供了更强的约束．     

前言·嫦娥一号获得的月球综合科学成果

<正>中国第一个月球探测器嫦娥一号的有效载荷获取了非常丰富的涵盖诸多领域和分支的科学数据.从2007年以来,国内的研究团组们一直在不遗余力、小心而仔细地对这些我国首次获得的探月     

嫦娥五号样品——月球遥感定量反演的新地面真值

嫦娥五号任务从月球风暴洋东北部成功返回了1731 g月壤样品.最新返回的月壤有望为月球遥感数据定量反演提供新的地面真值(Ground Truth).本研究中首先利用遥感数据获取了着陆单元的矿物组成和化学成分(FeO,TiO₂, Th),并与嫦娥五号月壤样品实验室分析结果进行对比.二者之间的差异(特别是橄榄石含量)反映了目前利用遥感数据反演元素和矿物含量的方法仍存在提升空间.本研究通过系统地对比分析发现:(1)嫦娥五号月壤具有高铁、中钛、富钍的化学特征,显著区别于已有阿波罗月壤,可为月球遥感研究提供全新的地面真值;(2)嫦娥五号月壤代表了一类发育成熟的年轻月海月壤,外来溅射物占比较小,能够反映着陆区玄武岩的成分特征;(3)嫦娥五号月壤粒径较小,符合Lunar Soil Characterization Consortium (LSCC)提供地面真值的样品标准(<45μm).此外,嫦娥五号着陆区也具有独特性:(1)位于月球正面西部的中纬度地区,不同于美苏样品返回任务所着陆的低纬度区域;(2)位于月球晚期玄武岩单元,区别于已有的光谱定标区.因此,以嫦娥五号月壤实测...     

基于嫦娥一号卫星微波辐射计数据的月球Cabeus撞击坑水冰含量研究

月球极地水冰存在与否、存在形式和存在数量等科学问题,是当前月球科学研究的重要目标之一.2009年10月9日,美国半人马座火箭和卫星相继撞击月球南极Cabeus撞击坑,证实了月球极地水冰的存在,但对其含量、分布范围等的研究还有争议.极地水冰的存在会改变极地月壤的介电常数,而微波辐射计是获取介质介电常数的最有效的工具.因此,根据37GHz频率条件下的月壤被动微波辐射传输数值模拟结果,改进月壤辐射传输模型.对比分析了Odelevsky模型、Wagner和Landau-Lifshitz模型、Clausius模型等8个常用的混合介电常数计算模型,表明Lichtenecker模型与改进的Dobson模型得到的介电常数值相差最大,折射模型得到的结果偏大,Odelevsky模型、强起伏定理与Wagner和Landau-Lifshitz模型、Clausius模型、Bruggeman-Hanai模型得到的结果非常接近.基于Odelevsky模型和改进的月壤辐射传输模拟,建立了月壤体积含冰量与微波辐射亮温的关系.并根据嫦娥一号卫星获取的相应的微波辐射计数据,进行了Cabeus撞击坑水冰含量反演研究.结果表明,改进的辐射传输模型适用于高频条件下的一层月壤辐射传输模拟;月球南极Cabeus撞击坑地区月壤微波辐射亮温为69.93K（37GHz）,相应的体积含冰量约为2.8%.     

“嫦娥一号”探月 中国与月球的亲密接触

公元2007年10月，有着50多年历史的中国航天事业翻开新的一页，长征三号甲运载火箭载着中国首颗人造月球卫星“嫦娥一号”探测器，划破云霄，飞入太空，奔向月球……[第一段]     

瞬时状态归算用于嫦娥一号卫星关键轨道段监测

我国绕月探测工程嫦娥一号卫星（嫦娥一号）采用了联合S波段测距测速与VLBI跟踪的测轨模式. 我们实现了对跟踪资料的一种实时处理方法, 获得了嫦娥一号卫星的瞬时状态（位置和速度）时间序列, 用于关键轨道段监测. 本文介绍该实时处理方法以及在嫦娥一号卫星关键轨道段监测中的具体应用, 以资批评借鉴.     

嫦娥一号CLTM-s01模型揭示和证认的月球地形新特征

月球的表面地形、物质成分和月壳厚度在月球正面和背面的分布均具有明显的二分性, 绕月卫星的重力和地形等探测数据实现了人类对月球表面这种差异性的研究. 利用嫦娥一号激光高度计探测数据获得的高精度月球地形模型CLTM-s01, 结合月球全球重力场分布情况, 提议出月球表面4个新的地形特征, 分别是位于背面的类撞击盆地Sternfeld- Lewis, 撞击盆地Fitzgerald-Jackson, 撞击坑Wugang和正面的火山沉积高地Yutu, 同时对以往被提议的一些大尺度撞击盆地的地形特征进行了分析和证认, 并根据盆地特征划分了不同的盆地等级.     

基于嫦娥一号干涉成像光谱仪吸收特征的月表钛含量评估

该文提出了两种基于光谱吸收特征参数的线性回归模型来探讨月表的钛含量与光谱吸收特征参数的关系.首先使用嫦娥一号干涉成像光谱仪(IIM)数据,通过Apollo17登陆区域的18个采样点计算了该区域光谱数据吸收半宽(FWHM)、吸收位置(λ)、吸收谷面积(A)、吸收深度(D)及吸收谷对称度(S)并建立了回归模型;实验发现FWHM与钛含量的相关性不明显,包含FWHM的回归模型有多个奇异值;而不包含FWHM的回归模型比较稳定.验证精度时使用Apollo17和16登陆区域的采样点,对于高钛地区,两个反演模型具有相对较高的精度,对于低钛地区,这两个模型精度和适应性不高.     

我伴"嫦娥"游天路

"嫦娥一号"卫星升空,举世瞩目.由公布的一些数据可探知速度与位置,求出卫星的轨道方程,培养对天文、科技的兴起与爱好.     

中国嫦娥启程奔月

嫦娥奔月是中国古代神话中一个美丽动人的故事，这个故事承载着中华民族千年的登月梦想。如今，梦想真的实现了。嫦娥一号的成功发射拉开了中国探月的序曲，同时也标志着中国自主深空探测活动的开始。中国自主打造的这位“婀娜仙女”——嫦娥一号究竟有什么“神功”？那就让我们来仔细看看她的娇美容颜和飞天舞姿吧。[编者按]