空間中心科研人員在利用嫦娥四號數據獲取月壤光度特性方面取得新...

2020-12-05 騰訊網

＂

點擊「國家空間科學中心」關注我們吧

＂

利用光學遙感手段獲取的月球表面成分、粒徑、空間風化等信息是理解月球形成與演化歷史的重要參考，準確獲取這些信息的一個必要條件之一就是要理解月壤的光度特性。美國阿波羅計劃的採樣在實驗室進行了月壤光度特性的測量，但是採樣返回的月壤被擾動過了，而在實驗室中模擬月球環境和月壤堆積狀態是比較困難的，因此無法判斷月壤原始狀態下的光度特性。在嫦娥四號成功登陸月球背面後的第十個月晝，玉兔二號月球車利用它所攜帶的可見光和近紅外成像光譜儀，從旭日東升到日影西斜對同一個區域的月壤進行了持續的光譜探測，為科學家提供了理解月壤光度特性的絕佳機會。

圖一：玉兔二號月球車在月面進行光度測量實驗 (A&A封面圖)

近期，中科院國家空間科學中心空間天氣學國家重點實驗室劉洋研究員與中科院地質與地球物理所林楊挺研究員團隊合作，基於嫦娥四號可見光和近紅外光譜數據，研究了原始狀態下月壤的光度特性。在第十個月晝的科學探測中，玉兔二號一天保持不動，利用攜帶的可見光和近紅外成像光譜儀對同一月壤區域進行了探測（如圖一所示），並通過太陽的升落調節了觀測的幾何配置。由於月球表面有許多大小不一的撞擊坑，月球表面也因此崎嶇不平，而地形的起伏會極大地改變局地光照和儀器觀測角度。利用月球車攜帶的避障相機的立體成像，研究團隊生成了光譜測量區域的DEM數據，計算出了垂直於月球車觀測方向坡度（如圖二所示），並推導出了受地形影響後的角度與原始角度之間的關係公式（如圖三所示），最終基於此關係和坡度值，對光譜進行了地形校正。

圖二：測量月壤區域的高程（DEM）及平行和垂直於月球車觀測方向的坡度

圖三：地形對光照和觀測角度影響示意圖

利用地形校正後的光譜數據，研究人員提取了月壤的相位曲線，並利用三參數Hapke輻射傳輸模型擬合相位曲線的方法，獲得了包括單次散射反照率和相位函數兩個參數在內的光度散射月壤特性。研究結果表明，著陸區原始月壤顆粒的散射波瓣要高且窄得多，表現出更強的前向散射特性（如圖四所示）。從原位測量中獲得的光度參數為理解月壤的散射特性提供了重要依據，進行地形校正後的光度參數對於獲得著陸區更可靠的礦物豐度是至關重要的，同時，研究結果也為軌道數據的光度校正提供了關鍵的地面真值。

圖四：Henyey-Greenstein相位函數參數b和c的關係，表徵月表礦物顆粒的散射特性。

該論文是劉洋研究員和林楊挺研究員基於玉兔二號第十個月晝的獨特數據合作文章系列的下篇，共同第一作者是中科院地質與地球物理所博士後林紅磊和國家空間科學中心博士後楊亞洲。上述結果於近期發表在國際一流期刊Astronomy & Astrophysics上，並被選為當期的封面文章。

論文連結：https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2020/06/aa37859-20/aa37859-20.html

相關焦點

  • .& Astrophysics:嫦娥四號揭示月壤在月表原位狀態下的光度特性
    林紅磊等-AA：嫦娥四號揭示月壤在月表原位狀態下的光度特性月球全球被一層厚厚（2-15 m）的月壤覆蓋，月球無大氣，因此月壤層是月球與空間環境發生直接作用的界面，對月壤的分析是提高對月球認識的重要途徑。
  • Astronomy & Astrophysics：嫦娥四號揭示月壤在月表原位狀態下的光度特性
    林紅磊等-AA：嫦娥四號揭示月壤在月表原位狀態下的光度特性利用光學遙感手段採集的光譜可以獲得月壤中礦物類型、含量以及風化程度等信息，然而光譜是成分、孔隙度、單次散射、多次散射等因素的綜合反映，為了從反射光譜獲得更可靠的成分信息，需要更好地分析月壤的光學特性。從軌道上探測的是原始表面月壤在不同觀測角度下獲得的光譜，傳統方法是利用實驗室模擬不同光照條件對月壤光譜探測的影響，然後校正軌道數據。
  • 嫦娥四號月球工作突破600天，歸納四方面科研成果
    8月26日消息，截至今天，嫦娥四號著陸器和「玉兔二號」月球車在月球背面共完成21個月晝工作期的科學探索，在8月25日突破600天，月球車累積行駛519.29米。科研團隊利用科學載荷傳回的數據，開展大量研究，取得諸多科學成果。1.月球背面巡視區形貌和礦物組份研究。
  • 嫦娥四號完成第24月晝工作,嫦娥五號即將踏上奔月之旅
    嫦娥四號著陸器和「玉兔二號」月球車分別於11月22日12時和3時10分完成第24月晝工作，進入月夜休眠。截至今天，嫦娥四號已在月球背面工作690個地球日，累積行駛裡程589.6米。「玉兔二號」月球車上搭載的紅外成像光譜儀獲取了巡視探測路線上的月壤和月巖的光譜學和礦物學特徵，為揭示著陸區物質成分尤其是月球最大的撞擊盆地-南極-艾特肯盆地所蘊含的月球深部物質組成提供了重要支撐。科學成果發表在《Remote Sensing》國際期刊。
  • 嫦娥四號完成第 24 月晝工作,嫦娥五號即將踏上奔月之旅
    IT之家11月23日消息 據中國探月工程發布，嫦娥四號著陸器和 「玉兔二號」月球車分別於 11 月 22 日 12 時和 3 時 10 分完成第 24 月晝工作，進入月夜休眠。截至今天，嫦娥四號已在月球背面工作 690 個地球日，累積行駛裡程 589.6 米。
  • 嫦娥四號、玉兔二號進入第十八月夜 科學成果揭示月背著陸區月壤成分
    中新社北京5月29日電 (郭超凱)據中國國家航天局探月與航天工程中心消息，嫦娥四號著陸器和「玉兔二號」月球車分別於5月29日17時和7時15分結束第十八月晝工作，按地面指令完成月夜模式設置，進入月夜休眠。
  • 嫦娥四號在月600天 這四方面科研成果豐碩
    嫦娥「登月」以來，科研團隊利用科學載荷傳回的數據，開展大量研究，在四大方面取得諸多科學成果。一是開展月球背面巡視區形貌和礦物組份研究。利用「玉兔二號」月球車搭載的可見和近紅外光譜儀、全景相機及測月雷達等數據，對著陸區光譜、石塊分布、淺層結構等進行分析，獲得著陸區形貌，物質礦物組成、來源及特性等科學結論。
  • 中外科學家利用嫦娥四號中性原子探測儀獲得新發現
    科研團隊 供圖中性原子探測儀（ASAN）的LOGO。科研團隊 供圖中新網北京7月15日電 (記者 孫自法)記者15日從中國科學院國家空間科學中心獲悉，中外科學家利用嫦娥四號中性原子探測儀(ASAN)的最新研究發現，月面能量低於1/10入射太陽風離子能量時，月面的中性原子通量明顯高於以往遙感觀測結果，從而使科學家距離揭示太陽風與月表相互作用的規律更進一步。
  • 嫦娥四號在月600天，這四方面科研成果豐碩
    記者今天從國家航天局探月與航天工程中心獲悉，嫦娥四號著陸器和「玉兔二號」月球車在月球背面已經共完成21個月晝工作期的科學探索，在月球表面工作時長突破600天，月球車累積行駛519.29米，再次刷新「自己的紀錄」。著陸器和月球車目前已經進入月夜休眠。「鵲橋」中繼星工作正常。
  • 屢次刷新自己的記錄，「勞模」嫦娥四號登月的600天裡，助力科學家取得這些成果
    嫦娥「登月」以來，科研團隊利用科學載荷傳回的數據，開展大量研究，在四大方面取得諸多科學成果。利用「玉兔二號」月球車搭載的可見和近紅外光譜儀、全景相機及測月雷達等數據，對著陸區光譜、石塊分布、淺層結構等進行分析，獲得著陸區形貌，物質礦物組成、來源及特性等科學結論。
  • 登月六次的白頭鷹，欲求嫦娥5號採集的月壤數據？
    12月1日23時，嫦娥5號著陸月球表面，在這荒涼了千年的土地上再一次留下了中國人的痕跡。比起以往的1、2、3、4號，嫦娥5號的任務更加艱巨——挖土。呃，不對，是採集月壤。不說別的，單看這兩個國家，月壤的科研價值及其珍貴程度就可見一斑。雖然我們的月壤還「在路上」，但是申請分享月球樣本，想要共同研究的「小夥伴」們已經排起了長長的隊伍。令人意想不到的是，在這人群之中，竟然有著航天巨頭——美國NASA。
  • 嫦娥四號首次測量月球表面輻射：嫦娥探月升級史
    「玉兔二號」月球車在月球背面已經完成了22個月晝工作期的科學探索，在這六百多天裡，月球車累積行駛五百多米，採集了大量樣本和測試數據，科研團隊利用科學載荷傳回的數據，開展大量研究，取得諸多科學成果。嫦娥四號探測器作為我國「探月工程」的最新一代成果，也是人類首次在月球背面著陸和實地探測，實現了人類探索月球的新突破。回首整個探月工程，我們看到中國航天人不懈的努力和堅持，也見證了祖國綜合實力的不斷提升。
  • 嫦娥四號首次測量月球表面輻射:嫦娥探月升級史
    從2018年成功著陸至今，嫦娥四號著陸器和「玉兔二號」月球車在月球背面已經完成了22個月晝工作期的科學探索，在這六百多天裡，月球車累積行駛五百多米，採集了大量樣本和測試數據，科研團隊利用科學載荷傳回的數據，開展大量研究
  • 嫦娥四號完成第22月晝工作
    新華社北京9月24日電（記者胡喆）記者從國家航天局探月與航天工程中心獲悉，嫦娥四號著陸器和「玉兔二號」月球車分別於9月24日7時30分、23日23時18分結束第22月晝工作，按地面指令完成月夜模式設置，進入月夜休眠。
  • 嫦娥四號月球工作突破六百天 獲得了哪些重要發現？
    圖/中國探月工程辦公室記者從中國探月工程辦公室獲悉，科研團隊利用科學載荷傳回的數據，開展大量研究，取得了諸多科學成果。其中，代表性成果有四項。第一項為月球背面巡視區形貌和礦物組份研究。科研團隊利用「玉兔二號」月球車搭載的可見和近紅外光譜儀、全景相機及測月雷達等數據，對著陸區光譜、石塊分布、淺層結構等進行分析，獲得著陸區形貌，物質礦物組成、來源及特性等科學結論。
  • 嫦娥四號月球工作突破六百天，獲得了哪些重要發現？
    嫦娥四號對月球背面巡視區月表淺層結構探測示意圖。圖/中國探月工程辦公室記者從中國探月工程辦公室獲悉，科研團隊利用科學載荷傳回的數據，開展大量研究，取得了諸多科學成果。其中，代表性成果有四項。科研團隊利用「玉兔二號」月球車搭載的可見和近紅外光譜儀、全景相機及測月雷達等數據，對著陸區光譜、石塊分布、淺層結構等進行分析，獲得著陸區形貌，物質礦物組成、來源及特性等科學結論。
  • 嫦娥四號月球工作突破六百天,獲得了哪些重要發現?
    圖/中國探月工程辦公室記者從中國探月工程辦公室獲悉，科研團隊利用科學載荷傳回的數據，開展大量研究，取得了諸多科學成果。其中，代表性成果有四項。第一項為月球背面巡視區形貌和礦物組份研究。科研團隊利用「玉兔二號」月球車搭載的可見和近紅外光譜儀、全景相機及測月雷達等數據，對著陸區光譜、石塊分布、淺層結構等進行分析，獲得著陸區形貌，物質礦物組成、來源及特性等科學結論。首次通過原位探測直接得到月球深部物質組成，揭示月球背面，特別是南極艾特肯盆地複雜的撞擊歷史，對月壤的形成與演化模型提供關鍵證據，為日後南極著陸和巡視探測選址等提供重要參考。
  • 繼發現凝膠狀新物質後,嫦娥四號又傳回一組數據,震動全球航天界
    國家航天局3月3日發布消息稱，嫦娥四號探測器順利完成第十五月晝科學探測工作，進入第十五月夜休眠期。據了解，嫦娥四號著陸器和玉兔二號月球車分別於3月2日凌晨4時、3月1日20時6分完成月夜設置，進入月夜休眠。
  • 嫦娥四號600天科學成果歸納
    截至今天，嫦娥四號著陸器和「玉兔二號」月球車在月球背面共完成21個月晝工作期的科學探索，在8月25日突破600天，月球車累積行駛519.29米。科研團隊利用科學載荷傳回的數據，開展大量研究，取得諸多科學成果。1.月球背面巡視區形貌和礦物組份研究。
  • 嫦娥四號獲取的高清月面圖像和科研數據發布
    中國的嫦娥四號月球探測器已經在月球背面成功著陸一周年了，值得慶賀一番！為此中國國家航天局（CNSA）、探月工程指揮部在今年1月3日，也就是著陸整一周年的那天，發布了嫦娥四號著陸器獲取的月球背面的高清圖像以及相關的科學數據。