月球辐射状撞击坑经度方向分布特征与同步旋转轨道状态模拟分析

月球目前的同步旋转轨道状态使得形成的撞击坑分布满足一定的不对称性.本文利用最新的LRO影像和地形数据,结合早期的Clementine影响数据,分析了月球辐射状撞击坑经度方向成坑率分布,结果表明所识别的辐射状撞击坑的年龄为0.9 Ga内,西-东半球方向存在明显不对称性,比值约为1.35~1.53;同时利用辐射状撞击坑模拟了0.9 Ga内的同步旋转轨道的平均状态,得到该时间内月球的向点-背点为70°W-110°E附近;最后利用撞击坑数据库资料对月球形成以来各地质世纪时间尺度内的撞击坑进行了成坑率分布分析,结论表明月球在大爆炸中后期间可能处于过近似的同步轨道旋转状态,但是与现在的轨道运行状态相反,月球在之后的地质时期内经历了翻转,其诱因可能是雨海和东方海盆地遭受的撞击.

     

小行星光学定轨软件研制和数据处理分析

结合中国航天局2019-04-19拟定的第1个小行星探测任务规划,针对任务目标之一的主带彗星133P/ElstPizarro(7968)自主研制了小行星光学定轨软件。使用1979-07-24—2019-10-28发布的133P/Elst-Pizarro地面光学观测数据进行精密定轨,与国际知名小行星光学定轨软件OrbFit进行对比分析。对比发现,解算结果残差分布一致,两软件生成的残差均方根的差值小于0.01″,定轨的内符合精度相互吻合。该结果初步表明,自主研制的小行星光学定轨程序可靠。在此基础上,对133P/Elst-Pizarro开展光学数据仿真定轨分析,研究地面光学数据的定轨精度。结果表明,模拟中国云南站和智利站每月一次联测,在只考虑观测噪声影响的情况下,添加接近目前实际观测水平的高斯白噪声,使用20 a光学观测资料定轨,小行星光学定轨精度在50 km量级。同时验证,增加观测数据或降低观测噪声均可有效提高小行星光学定轨精度。     

利用零相位Kaiser窗滤波器改善MEX多普勒数据定轨精度

精密轨道确定在深空探测中至关重要,而定轨数据中的白噪声会影响定轨性能。基于零相位分析,比较了FRR（forward-filter reverse-filter reverse-output）、RRF（reverse-filter reverse-filter forward-output）和Matlab中的filtfilt这3种滤波器的优劣,设计了一种零相位Kaiser窗低通滤波器。利用火星快车号（Mars Express,MEX）的仿真数据和实测数据验证了零相位Kaiser窗低通滤波器的性能,结果发现滤除白噪声后MEX数据的定轨精度有了显著改善。双程测速数据残差均方根（root mean square,RMS）减小为原来的1/3左右,达到了0.031 mm/s;轨道位置和速度与欧空局（European Space Agency,ESA）精密轨道的差异明显变小。该滤波算法作为定轨前的数据预处理可以提高定轨精度,从而为中国火星探测器的轨道数据处理提供一定的参考。     

月球和地球正常重力特征差异及成因探讨

月球和地球都非常接近于旋转椭球,基于正常椭球求定的正常重力场占据了月球和地球真实重力场的主要部分,比较月球和地球的正常重力,可以更好地理解这两个天体的重力变化特征.基于Clairaut定理求解月球和地球的正常重力,正常重力随纬度的变化呈现了相反趋势,即地球是两极的正常重力大于赤道的正常重力,而月球是两极的正常重力小于赤...     

月球重力场对月球内部结构研究的作用

月球是人类深空探测的首要目标,而月球的内部结构则是我们了解月球与地月系形成与演化的重要窗口.相比于其他物理场,月球重力场模型具有全球均匀覆盖、精度和分辨率持续提高的特点,在月球内部结构研究中扮演着重要作用.本文对月球重力场在月球内部结构研究中发挥的作用进行了论述,包括月壳、月幔以及月核,其中重点介绍了高阶次重力场模型对...     

月球岩石圈弹性厚度研究进展

月球热演化研究需要丰富的月表热流数据.当前唯一的月表热流数据不完全可靠,单一数据也不足代表月球全球热流特征,通过月球岩石圈弹性厚度估算月表热流将会是有效的替代方案.针对弹性厚度估算的问题,概要回顾了以往估算的研究方法和成果,并对近年来利用重力地形导纳估算弹性厚度的理论方法进行了详细的介绍.近年来的研究结果表明月球全球岩...     

月震和遥感探测技术的发展对月球内部结构认识的深化

基于月球内部结构的主要探测手段,即早期绕月卫星重力观测、月面月震观测和月球高分辨率遥感观测与月震数据的综合应用,可将月球内部结构的认识过程分为三个阶段,文章分别对这三个阶段的观测技术、数据情况、数据处理及代表性研究成果进行了详细的介绍及评述,阐明了探测技术的发展对月球内部结构认识的深化过程:通过早期绕月卫星摄动观测获得的低阶月球重力场开启了对月球内部结构的初步认知,发现月球表面存在高密度异常体(即质量瘤);早期的月震观测是月球内部结构认识的重要手段,获得了月球圈层结构的轮廓;月球高分辨率遥感数据,作为外部数据为月球内部结构的研究提供了更多的约束,同时,与月震数据的综合应用,深化了对月球内部结构的认识.最后对月球内部结构研究中尚存在的问题及探测技术的发展前景进行了分析和展望.     

利用重力/地形导纳和岩石圈单一薄层模型的月球物理参数反演

针对月震数据分布不均,传统反演方法不易搜索全局最优解等问题,提出联合使用重力/地形导纳和非线性粒子群PSO算法同时反演月球物理参数的方法。结果表明,该方法构建的表面地形载荷模型和内部异常密度载荷模型合理,粒子群PSO算法能同时求解月球物理参数及其全局最优解.将方法运用于月球物理参数的反演,可为月球内部结构研究提供一定的参考。     

新近月球重力场模型的比较与分析

针对以往和新近高阶月球重力场模型,利用多种方式分析和比较了不同重力场模型的功率谱和自由空气重力异常,仿真计算了不同高度、不同倾角、不同重力场模型对探月卫星轨道演化的影响。所有重力场模型对近极轨卫星轨道的影响相同,均适用于近极轨卫星的精密定轨。CEGM02、SGM100h、SGM150较适用于非极轨绕月卫星的精密定轨。未来探月活动可以考虑发射非极轨卫星,进一步完善月球重力场模型。在月球重力场全球模型的基础上,使用局部球谐函数方法,可以对局部重力场进行补充,以完善全球重力场模型。     

基于空间大地测量与地球物理方法的地心运动研究与监测进展

随着空间大地测量精度的提高与需求的发展,地心运动的研究与监测日益重要,它是精确实现地球质心参考框架的关键之一.本文详解了地心运动的原因(地球系统中的质量迁移)及对空间大地测量与地球物理学的影响,总结了常用的四种地心运动监测方法(网移动法,运动学法,动力学法和一阶形变法)及部分成果和应用,讨论了各方法和SLR,DIRIS,GPS和VLBI四种空间大地测量技术在地心运动监测中的特点,并给出了一些削减误差的建议.为满足地球动态环境研究的需要,地心运动监测的精度与可靠性仍需进一步提高,这依赖于观测精度的提高,地球物理模型的完善和数据处理方法的发展.