“嫦娥三号”月球探测器的轨道确定和月面定位

我国探月工程二期"嫦娥三号"月球探测器(CE-3)在月球正面虹湾以东地区登陆,这是我国首次在地球以外的天体成功实施软着陆.CE-3采用X频段测距测速联合VLBI测量技术进行定轨定位工作,其中VLBI采用了ΔDOR测量技术,测量精度较CE-1/CE-2任务有很大提高.本文评估了CE-3地月转移段、环月段和动力落月段的定轨精度,分析了着陆器定位以及巡视器相对定位精度.分析结果表明环月100 km×100 km和100 km×15 km轨道确定精度分别约为20和30 m,精度比CE-2提高约50%,与同时期国外月球探测定轨精度相当.CE-3新增了动力落月段和月面工作段的定轨定位工作,本文利用运动学统计定轨方法确定了CE-3动力落月轨迹,综合分析落月轨迹确定精度优于100 m.利用统计定位方法确定了着陆器的在月固系的位置,以及巡视器相对于着陆器的相对位置,着陆器定位结果和LRO图像数据差异小于50 m,差分群时延数据巡视器相对定位精度在百米量级,而利用高精度的差分相时延数据,结合一定的数据处理策略,可以得到精度在米级的着陆器和巡视器相对定位结果.     

基于地基观测的嫦娥三号着陆器与巡视器高精度定位

嫦娥三号(CE-3)探测器成功实现了我国首次月球软着陆,对巡视器和着陆器进行高精度定位是保障两器顺利完成月面探测任务的必要前提.本文首先对CE-3月面工作段的测量方式、各观测量测量模型以及运动学统计相对定位方法进行讨论.其次对着陆器进行定位并对定位精度进行评价,得到着陆器坐标为:44.1206°N,-19.5124°E,高程-2632 m(相对1737.4 km月面),通过与月面数字高程模型以及NASA探测器LRO的航拍结果比较,定位差异优于50 m,分析表明VLBI数据对提高着陆器定位精度有显著贡献.最后,利用同波束VLBI数据进行月面巡视器与着陆器的相对定位.与视觉定位方法相比,本文所用的基于地基观测量的运动学统计定位法不受着陆器可视范围限制,且定位精度不随两器距离增加而降低.计算结果表明,在现有的测量条件下,使用纳秒量级的VLBI差分群时延数据,两器相对定位精度在百米;使用皮秒量级的VLBI差分相时延数据,并在定位过程中进行模糊度解算,可以实现米级的月面双目标的相对定位,具有重要意义.     

“嫦娥”飞天再探月宫为哪般

<正>"嫦娥二号"卫星自2010年10月发射以来,经过长途奔月、近月制动、绕月飞行、降轨控制等多个关键环节,在距地38万千米外的月球轨道上完成了它的历史使命。由于卫星燃料充足,科学家决定在2011年6月16日左右,让"嫦娥二号"卫星离开月球,飞向150万千米远的日地拉格朗日L2点继续进行探测。然后,它又从700万千米处以每秒10.73千米的相对速度,与图塔蒂斯小行星由远及近擦身而过,首次实现我国对小行星的飞越     

嫦娥四号讲述的月球“土壤”故事

嫦娥四号首次实现在月球背面的着陆,从而开启月球探测的新篇章。着陆区位于月球上最大、最古老的撞击盆地,即南极艾肯盆地,那里隐藏着月球深部物质组成以及早期撞击历史等秘密。该地区经历了约36亿年的小行星撞击粉碎和太阳风的注入,表面形成10多米厚的一层月球土壤(月壤)。月球车"玉兔二号"行走在月壤上,利用携带的立体相机沿途摄取高精度的立体照片,通过向下发射雷达电波探测出月壤的厚度和更深处的撞击坑溅射石块、溢出的熔岩流等,还利用光谱仪测定了月壤和石块的成分。这些信息解开了着陆区的小行星撞击历史,并且得到月球深部的物质组成。     

嫦娥三号月面巡视探测器高精度定位

高精度的定位技术是嫦娥三号月面巡视探测器在月表实施科学探测任务的重要保障,本文提出了适用于月面环境无高精度控制点的立体图像条带网定位方法.首先,在地面控制场中,采用基于控制点的光束法平差方法获得精确的相机标定参数,进而计算出立体相机的摄影基线和相对方位元素.其次,通过像点匹配、前方交会完成图像的立体模型构建,然后根据不同摄站间的连接点序列建立立体图像条带网.依据连接点坐标观测值的权矩阵和扩展正交Procrustes理论,对立体图像条带网的数学模型进行最小二乘平差,直接获得月面巡视探测器的位置与姿态信息.最后在室内试验场内进行了新方法和传统光束法平差方法的对比验证,结果表明新方法在稳定性和计算效率方面优于后者,探测器定位精度相当.在此基础上,新方法应用于嫦娥三号月面巡视探测器的遥操作系统,充分满足了探测器的定位需求.     

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.     

在月球上永生——嫦娥一号完美谢幕

2009年3月1日,在科技人员的准确控制下,嫦娥一号卫星以其矫健的身躯,缓缓靠近与它相伴了近500天的月球,热烈地拥抱和亲吻了月亮女神。至此,嫦娥一号卫星以我国月球探测一期工程圆满成功的伟大壮举,完成了光辉的使命,走过了绚烂而短暂的生命周期,永远被镶嵌在遥远的月球上,成为中华民族的骄傲和永远的怀念。     

嫦娥一号的奔月日记

北京时间2007年10月24日18时05分，长征三号甲火箭托举着我国第一颗月球探测卫星——嫦娥一号在西昌卫星发射中心，从三号甲塔架点火发射。11月5日上午11时，嫦娥一号顺利被月球“捕获”成为一颗绕月卫星。在经过三次近月制动后，嫦娥一号进入开展科学探测的工程轨道，随后将进行为期一年的对越科学探测。这是探月三部曲的第一步，也是中国空间探测历史上的新的里程碑。本文介绍了嫦娥一号从发射到2007年11月26日的每一次重要事件。     

封面说明

<正>我国探月工程二期"嫦娥三号"月球探测器于2013年12月2日凌晨在西昌卫星发射中心发射,12月14日21时在月球正面虹湾以东地区软着陆,如封面显示,这是我国首次在地球以外的天体成功实施软着陆,成为世界上第三个自主实施月球软着陆和月面巡视探测的国家."嫦娥三号"任务是我国航天领域迄今最复杂、     

嫦娥三号的非凡之旅

正嫦娥三号3大工程目标突破月面软着陆、月面巡视勘察、深空测控通信与遥操作、深空探测运载火箭发射等关键技术,提升航天技术水平研制月面软着陆探测器和巡视探测器,建立地面深空站,获得包括运载火箭、月球探测器、发射场、深空测控站、地面应用等在内的功能模块,具备月面软着陆探测的基本能力建立月球探测航天工程基本体系,形成重大项目实施的科学有效的工程方法     

嫦娥五号样品“讲述”月球故事

 嫦娥五号实现了中国首次地外天体采样,是中国深空探测的重要里程碑,并开启了中国月球科学研究的新篇章。嫦娥五号着陆在月球风暴洋北部,位于月球最年轻的月海玄武岩单元之一。遥感探测显示该地区具有独特的化学组成,如中等TiO₂含量和高Th含量。科学家利用先进的实验分析技术研究嫦娥五号月壤中的玄武岩颗粒,发现其形成于20亿年前的火山活动,比阿波罗号样品和月球陨石限定的月球火山活动结束时间晚8亿年。此年轻火山活动的诱发机制仍不清楚,但是有两个主流假说,即富克里普物质提供了额外热量导致月幔熔融或富水源区降低了熔点,可以被排除。新样品带来新发现,新发现催生新理论。月球长时间火山活动之谜仍未解开,新的理论亟待建立。     

探月使者——世界各国著名月球探测器巡礼

<正>前苏联月球探测器从1958年至1976年,前苏联先后发射了24个月球号探测器,18个完成了探测月球的任务。其中,在1959-1968年期间发射了月球1号-月球14号探测器,它们探测了月球的背面,进行了绕月飞行,实现了在月面的着陆。此外,在1969-1976年间,前苏联发射了月球15号到月球24号探测器,还成为月球的自动科学站。     

“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”落月最有“味”

<正>如果把"嫦娥"系列卫星比作是天上"仙女",其飘飘然的"身姿"、绝妙的"舞步"已经让生活在地球上的人类膜拜和沉醉。而如果细细品味,评选"嫦娥"在月球上最美、最有"味"的"舞姿",估计要算是即将"落月"的"嫦娥"了。她轻盈的"步伐"将会让人在感受到如梦幻般美妙的同时,又会感到震撼和惊叹。品味"嫦娥三号"背后的"辛勤味"。     

喜看“嫦娥”奔月

2007年10月24日．西昌卫星发射中心，长征三号甲运载火箭将嫦娥一号卫星成功送人太空。 月球探测是我国航天事业的第三个里程碑。探测分三步走。第一步“绕”，发射环绕月球探测的嫦娥一号；第二步“落”，发射可释放落月探测装置的航天器；第三步“回”．在月面自动采样后携带月表物质。     

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”离月向深空

2011年6月9日,我国第二颗探月卫星嫦娥二号成功飞离月球,奔向距离地球150万千米的深空,开始执行其肩负的第三项也是最重要的一项拓展性试验任务。     

我与月亮有个约会——揭秘“中华牌”月球车

<正>经过漫长的太空旅行,嫦娥三号终于到达了目的地。当我的私人座驾——嫦娥三号探测器下降到月球上空预定高度时,通过反推火箭缓冲的作用,在月面上徐徐降落,舱门打开,自动弹出斜梯。这时,月球车缓缓地驰出出舱门,滑下斜梯,便开始了激动人心的约会之旅……嫦娥三号月球探测器发射升空,最令人瞩目的是它搭载的一部由我国自主研制的中华牌月球车。     

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。     

利用降落影像序列实现嫦娥三号系统着陆点高精度定位

准确确定嫦娥三号着陆器的着陆点是圆满完成嫦娥三号任务的一个重要标志,也是着陆器和巡视探测器开展后续科学探测任务的重要基础.本文通过对嫦娥三号着陆器降落相机获取的降落影像与嫦娥二号获取的着陆区高分辨率DOM影像进行联合处理,利用SIFT特征匹配、图像单应变换和立体视觉测量等技术,实现了嫦娥三号着陆器着陆点的高精度定位,该定位结果为遥操作系统对巡视探测器实施高效可靠的任务规划和指导科学目标探测提供了重要支持.