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嫦娥四号冯·卡门撞击坑着陆区地形及月面遮挡分析

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中国科学：技术科学 2019年第12期49卷 1385-1396页

作者：李飞吴波杨眉赵洋张熇吴学英许映乔叶青北京空间飞行器总体设计部北京100094 香港理工大学土地测量与地理资讯学系香港999077

嫦娥四号任务实现了人类首次月球背面软着陆.在任务设计阶段,为制定着陆器动力下降控制策略和设计月面工作程序,根据嫦娥二号、LRO等月球卫星探测得到的图像、激光测高等数据,对冯·卡门撞击坑着陆区的高程起伏、坡度、撞击坑和石块分... 详细信息

嫦娥四号任务实现了人类首次月球背面软着陆.在任务设计阶段,为制定着陆器动力下降控制策略和设计月面工作程序,根据嫦娥二号、LRO等月球卫星探测得到的图像、激光测高等数据,对冯·卡门撞击坑着陆区的高程起伏、坡度、撞击坑和石块分布密度,以及着陆区内地形对光照和中继链路遮挡进行了详细分析.本文对嫦娥四号冯·卡门撞击坑着陆区的地形地貌情况进行了总结,对地形地貌及遮挡分析所使用的方法进行了详细说明,同时将嫦娥四号着陆区同嫦娥三号虹湾着陆区的地形地貌进行了对比分析,最后对实际在轨着陆点进行了精确定位并分析了着陆点周围地形的遮挡情况.所形成的系统性分析方法在轨得到了全面验证,并为后续月球及深空探测软着陆任务奠定了坚实的基础.

关键词：嫦娥四号冯·卡门撞击坑着陆区地形地貌遮挡

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冯·卡门撞击坑物质成分研究

深空探测学报 2018年第1期5卷 66-70页

作者：张迅与徐天奕李翠澳门科技大学太空科学研究所澳门00853 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

"嫦娥4号"预计在月球背面的冯·卡门(Von Kármán)撞击坑着陆,为近距离研究月球最大和最古老的南极一艾肯(South Pole-Aitken)盆地的形成和演化提供了机会。综合利用多种光谱数据,本研究分析了冯·卡门撞击坑及其周边地区TiO_2和FeO的... 详细信息

"嫦娥4号"预计在月球背面的冯·卡门(Von Kármán)撞击坑着陆,为近距离研究月球最大和最古老的南极一艾肯(South Pole-Aitken)盆地的形成和演化提供了机会。综合利用多种光谱数据,本研究分析了冯·卡门撞击坑及其周边地区TiO_2和FeO的含量变化,以及铁镁质矿物的分布情况,并推断了其主要的岩石类型。研究结果表明:冯·卡门撞击坑内部贫TiO_2(约1.5～2.5wt%)富FeO(约12～16wt%),主要岩石类型为低钛玄武岩。撞击坑以外的地层则以苏长岩质物质(低钙辉石)为主,并含有约1 wt%的TiO_2和10wt%的FeO。此外,冯·卡门撞击坑外的南部局部区域还出露有富斜长石的地层。希望本研究可为"嫦娥4号"未来的探测任务提供更多的技术支持。

关键词：嫦娥4号冯·卡门撞击坑成分

月面冯·卡门撞击坑的着陆选址和科学探测目标浅析

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深空探测学报 2018年第1期5卷 3-11页

作者：孟治国李翠平劲松黄倩蔡占川 Alexander Gusev 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026 中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101 澳门科技大学月球与行星科学实验室澳门999078 中国科学院国家天文台月球与深空探测重点实验室北京100012 中国地质大学地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室武汉430074 喀山联邦大学地质研究所俄罗斯喀山420008

冯·卡门(Von Kármán)撞击坑位于月球背面南极-艾肯(South Pole-Aitken,SPA)盆地中部,是中国"嫦娥4号"计划的优先级较高的探测目标。对该撞击坑的着陆和探测,有助于揭示月球形成和演化的一些关键问题,在月球科学研究中具有重大的意义... 详细信息

冯·卡门(Von Kármán)撞击坑位于月球背面南极-艾肯(South Pole-Aitken,SPA)盆地中部,是中国"嫦娥4号"计划的优先级较高的探测目标。对该撞击坑的着陆和探测,有助于揭示月球形成和演化的一些关键问题,在月球科学研究中具有重大的意义。论文概要总结了冯·卡门撞击坑的研究意义和科学价值:结合LRO卫星LOLA数据、Clementine UV-VIS数据、GRAIL数据、"嫦娥2号"卫星CELMS等数据,简要分析了冯·卡门撞击坑的地形、成分、深部结构和亮温分布等特征及其科学意义:结合这些研究成果和前人对冯·卡门撞击坑的研究期望,提出了3个预选着陆区和可能的科学发现。

关键词：嫦娥4号冯·卡门撞击坑着陆区选择科学重要性

基于LOLA数据的冯·卡门撞击坑太阳辐射研究

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深空探测学报 2018年第1期5卷 12-19页

作者：张吉栋孟治国朱蕴哲曾昭发平劲松吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026 中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101 中国科学院国家天文台月球与深空探测重点实验室北京100012

冯·卡门(Von Kármán)撞击坑是"嫦娥4号"的候选着陆区之一。基于LOLA高程数据,对当前的月球光照模型做出改进,建立了月表太阳辐射模型,对冯·卡门地区2018年太阳辐射进行了数值模拟分析。结果表明:地形对太阳辐射的影响很大,撞击坑的... 详细信息

冯·卡门(Von Kármán)撞击坑是"嫦娥4号"的候选着陆区之一。基于LOLA高程数据,对当前的月球光照模型做出改进,建立了月表太阳辐射模型,对冯·卡门地区2018年太阳辐射进行了数值模拟分析。结果表明:地形对太阳辐射的影响很大,撞击坑的南部坑壁、中央峰北部以及内部小撞击坑南部坑壁接收的太阳辐射能较多,坑底平原大部分地区接收的太阳辐射能在(0.9～1)×10^(10)J/m^2之间:不考虑月面坡度时,太阳辐射能量主要受纬度的影响,计算区域的变化范围为(0.87～1.01)×10^(10)J/m^2。结合月表坡度和光照条件提出了两个候选着陆区(S1区和S2区):S1区位于坑底南部平原,地势更平缓,日出更早,光照时间更长;S2区位于中央峰西北侧,接收的太阳辐射能量更多。两区全年平均接收的太阳辐射能分别为9.31×10~9J/m^2和9.65×10~9J/m^2,7月份光照时间最长,更适宜着陆。

关键词：太阳辐射月球光照模型冯·卡门撞击坑着陆区

基于“嫦娥2号”CELMS数据的冯·卡门撞击坑微波辐射特性

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深空探测学报 2018年第1期5卷 20-26页

作者：胡硕孟治国朱蕴哲连懿李翠 GUSEV Alexander 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130021 中国科学院遥感与数字地球研究所遥感科学国家重点实验室北京100101 天津师范大学地理与环境科学学院天津300387 Geology Institute KazanFederal University

冯·卡门(Von Kármán)撞击坑位于月球背面的SPA盆地西北部,切穿了浅层月壳,具有异常的矿物成分分布。基于微波辐射计数据的月壤微波辐射特性分析,对月球热演化和岩浆演化研究具有重要的参考价值。本研究基于"嫦娥2号"卫星微波辐射计数... 详细信息

冯·卡门(Von Kármán)撞击坑位于月球背面的SPA盆地西北部,切穿了浅层月壳,具有异常的矿物成分分布。基于微波辐射计数据的月壤微波辐射特性分析,对月球热演化和岩浆演化研究具有重要的参考价值。本研究基于"嫦娥2号"卫星微波辐射计数据,采用时角分析、双线性插值方法,生成了研究区域的亮温(T_B)图和亮温差(dT_B)图像;结合Arcgis软件,叠加地质图,并结合成分、地形图,研究了Von Kármán撞击坑微波辐射特性。研究结果表明:研究区北部出现高T_B异常,初步判定为下垫面温度较高;研究区南部出现与钛铁矿(FeO+TiO_2)含量分布相对应的亮温表现;结合研究区的微波辐射特性,重新进行了冯·卡门撞击坑地质解译;根据冯·卡门撞击坑的亮温表现,建议北部为着陆区重点选择区,其次为南部和西部。

关键词： CELMS数据冯·卡门撞击坑微波热辐射地质重要性

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基于影像数据的冯·卡门撞击坑形貌分析

深空探测学报 2018年第1期5卷 50-56页

作者：郑晨姚鸿泰河南大学数学与统计学院应用数学研究所开封475000 中国科学院国家天文台北京100012

月球背面南极-艾肯(South Pole-Aitken,SPA)盆地内的冯·卡门(Von Kármán)撞击坑是"嫦娥4号"初步选定的着陆区,该区域的地形地貌分析是任务设计的一个重要环节。根据LOLA(Lunar Orbiter Laser Altimeter)高程数据和LROC(Lunar Reconna... 详细信息

月球背面南极-艾肯(South Pole-Aitken,SPA)盆地内的冯·卡门(Von Kármán)撞击坑是"嫦娥4号"初步选定的着陆区,该区域的地形地貌分析是任务设计的一个重要环节。根据LOLA(Lunar Orbiter Laser Altimeter)高程数据和LROC(Lunar Reconnaissance Orbiter Camera)影像数据,建立了马尔科夫随机场模型,从聚类的角度对该区域的地形地貌进行了表示和分析。具体而言,利用模型中的似然函数对呈近似正态分布的观测数据进行了建模,模型的标记随机场则刻画了不同地物形貌间的空间关系,并通过概率推断求解出最终的聚类结果。实验结果表明,从聚类角度进行数据表示,可以更好地展示出冯·卡门撞击坑内低对比度区域的地形地貌;而通过设置不同的聚类数目,还有助于分析冯·卡门撞击坑内整体的地形分布与局部的典型地貌。

关键词：冯·卡门撞击坑嫦娥4号地形地貌聚类马尔科夫随机场

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藏匿在冯·卡门坑南部下方的月球质量瘤

深空探测学报 2018年第1期5卷 34-40页

作者：平劲松黄倩鄢建国孟治国王明远中国科学院国家天文台月球与深空探测重点实验室北京100101 中国地质大学地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室武汉430074 武汉大学测绘学院测量与遥感信息工程国家重点实验室武汉430070 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

月球着陆探测的候选着陆区域的质量异常分布,预示着对应区域发生过复杂的动力学演化过程,存在着异常丰富的物质组成。对月球的质量异常分布或重力场异常的探测是基于绕月卫星重力探测方法获取的,结合"嫦娥1号"月球探测获得的月球重力场... 详细信息

月球着陆探测的候选着陆区域的质量异常分布,预示着对应区域发生过复杂的动力学演化过程,存在着异常丰富的物质组成。对月球的质量异常分布或重力场异常的探测是基于绕月卫星重力探测方法获取的,结合"嫦娥1号"月球探测获得的月球重力场异常模型与地形探测模型的数据,分析揭示存在于月球背面的质量瘤区域,研究结果表明:使用多次任务的数据首次证认了一个位于中尺度撞击区域,冯·卡门(Von Kármán)撞击坑的南半部和边缘的正下部的质量瘤,暂定编号CEFC04,冯·卡门撞击坑是该区域形成后,又一次大型撞击产生的。这类显著的被藏匿的中尺度月球质量瘤的发现,对探测研究月球的演化有重要意义。

关键词：月球探测质量瘤嫦娥1号冯·卡门撞击坑

“嫦娥4号”月球背面着陆区月壳及深部结构特征

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深空探测学报 2018年第1期5卷 41-49页

作者：黄倩王太茂赵健楠孟治国中国地质大学地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室武汉430074 中国地质大学地球科学学院行星科学研究所武汉430074 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026

深部月壳和月幔物质结构是月球科学探测的关键问题之一。"嫦娥4号"初步将月球背面南极-艾肯(South Pole-Aitken,SPA)盆地内的冯·卡门(Von Kármán)撞击坑作为着陆点,具有重要的科学研究价值。结合月球重力、地形、布格重力、月壳厚度... 详细信息

深部月壳和月幔物质结构是月球科学探测的关键问题之一。"嫦娥4号"初步将月球背面南极-艾肯(South Pole-Aitken,SPA)盆地内的冯·卡门(Von Kármán)撞击坑作为着陆点,具有重要的科学研究价值。结合月球重力、地形、布格重力、月壳厚度等地球物理数据,综合对冯·卡门撞击坑的月壳及其深部结构特征进行了分析。结果显示:冯·卡门撞击坑重复撞击到南部的冯·卡门M撞击坑上,后者的中央峰具有明显的布格正重力异常和线性的布格重力梯度特征,显示出高密度的幔部物质向上涌起;冯·卡门撞击坑极有可能穿透了该区域的整个月壳,并挖掘出了深部月幔的物质;该区域南部月壳厚度较薄小于5 km,北部平均月壳厚度在15～20 km,月壳平均密度为2 630 kg·m^(-3),比背面高地月壳密度高,且平均孔隙度为9%,低于月球的平均孔隙度12%。

关键词：月球嫦娥4号冯·卡门撞击坑月壳深部结构

基于LOLA数据的冯·卡门地区地形特征分析

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深空探测学报 2018年第1期5卷 57-65页

作者：王慧慧孟治国李翠朱蕴哲蔡占川李向月吉林大学地球探测科学与技术学院长春130021 澳门科技大学月球与行星科学实验室澳门999078

冯·卡门(Von Kármán)撞击坑位于南极-艾肯(South-Pole Aitken,SPA)盆地西北部,为"嫦娥4号"的预选着陆区。本文基于LRO卫星LOLA数据,分别采用最大平均值法、均方根高程法和盒维数法,得到并分析了冯·卡门地区的坡度、粗糙度和分形维... 详细信息

冯·卡门(Von Kármán)撞击坑位于南极-艾肯(South-Pole Aitken,SPA)盆地西北部,为"嫦娥4号"的预选着陆区。本文基于LRO卫星LOLA数据,分别采用最大平均值法、均方根高程法和盒维数法,得到并分析了冯·卡门地区的坡度、粗糙度和分形维数等地形参数信息。结果表明:冯·卡门撞击坑的海拔低,其中坑底最南部海拔最低,其余地区海拔相对较高;冯·卡门撞击坑内存在很多小的撞击结构:冯·卡门撞击坑平均坡度为1.3°,小于2°的地区约占盆地底部面积的85%;粗糙度值小于20 m的区域占95.1%;整体上有较大的分形维数。上述结果说明冯·卡门撞击坑整体上地形起伏小,结构稳定。统计结果表明:冯·卡门撞击坑南部、东南部及西北部地区都有较小的坡度、粗糙度值和较大的分形维数值,可满足探测器的着陆要求。与"嫦娥3号"着陆区地形的对比表明,冯·卡门撞击坑内部的地形条件要优于"嫦娥3号"着陆区。

关键词： LOLA数据冯·卡门撞击坑着陆区地形