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嫦娥五号发动机降落羽流扬尘特性研究

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1251-1261页

作者：张海燕李思新王鹢李存惠张小平王卫东西安电子科技大学机电工程学院西安710071 兰州空间技术物理研究所真空技术与物理国家级重点实验室兰州730000 澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室中国澳门999078

在月球探测器着陆过程中,发动机羽流与月面相互作用后溅起的月尘是月面环境危害的主要来源。本文以嫦娥五号任务测试数据作为仿真入口条件,采用计算流体动力学(CFD)两阶段法建立了嫦娥五号任务中使用的喷管1∶1模型和真空羽流扩散侵蚀模... 详细信息

在月球探测器着陆过程中,发动机羽流与月面相互作用后溅起的月尘是月面环境危害的主要来源。本文以嫦娥五号任务测试数据作为仿真入口条件,采用计算流体动力学(CFD)两阶段法建立了嫦娥五号任务中使用的喷管1∶1模型和真空羽流扩散侵蚀模型,研究了喷管在不同降落高度下的侵蚀速率,并计算了发动机距离月面高度为0.5~2.0 m范围时月尘颗粒的运动轨迹、扬尘角和速度特性。结果表明,基于剪切应力得到的最大侵蚀速率为8.83 kg/m^(2)s,随着高度增加,侵蚀速率降低,与嫦娥五号降落相机相同高度下的分析结果一致。粒径为1、70ìm的月尘颗粒最大扬尘高度分别为0.72、0.36 m,最大速度分别为2520、1010 m/s。不同粒径月尘的扬尘角范围为1.44°~2.27°,计算的扬尘角与Apollo探月任务中的结果相近。

关键词：月尘羽流扬尘嫦娥五号计算流体动力学仿真欧拉-拉格朗日方法

利用复合经验电场模型模拟内辐射带中的电子斑马纹

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中国科学:地球科学 2024年

作者：王子扬刘鹰宗秋刚邹鸿叶雨光周煦之乐超汪珊北京大学空间物理与应用技术研究所澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室

“斑马纹”指的是存在于内辐射带高能电子(几十到几百千keV)的能量-空间(L shell)谱中的一种规则条纹状结构.这些结构呈现出漂移周期性,通常起源于亚暴起始附近发生的大尺度电场扰动.本文引入了一个复合电场模型,利用弹跳平均的测试粒... 详细信息

“斑马纹”指的是存在于内辐射带高能电子(几十到几百千keV)的能量-空间(L shell)谱中的一种规则条纹状结构.这些结构呈现出漂移周期性,通常起源于亚暴起始附近发生的大尺度电场扰动.本文引入了一个复合电场模型,利用弹跳平均的测试粒子模拟方法复现了斑马纹在电场模型下的形成、结构与演化.使用范艾伦探测器和近期发射的澳门科学卫星一号获取的高能电子的高分辨率观测结果作为初始条件,并用于验证该模拟方法.观测数据与模拟之间的对比分析表明,本文测试粒子方法能够有效地描述斑马纹的一般行为.此外,复合电场模型能够在一定程度上复现内辐射带中电场的实际变化.然而,由于电场模型和初始条件的限制,模拟结果与观测数据仍存在细微的差异,主要体现在通量强度和条纹位置上.这表明尽管模型代表了平均情况,但在实际中可能会存在偏离平均值的情况,从而导致模拟与观测的偏差.

关键词：斑马纹内辐射带大尺度电场范艾伦卫星澳门科学卫星

面向月球科研站资源支持的永久阴影区水冰红外遥感探测方法研究

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第8期52卷 1171-1179页

作者：杨其全谢欢冯永玖柳思聪王超刘成保黄潜黄荣盛丽艳彭松童小华同济大学测绘与地理信息学院上海200092 同济大学上海市航天测绘遥感与空间探测重点实验室上海200092 澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室中国澳门999078 中国科学院空间应用工程与技术中心北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094

水冰是支撑国际月球科研站建设和运行所需的重要资源。红外遥感是探测月球水冰的重要手段,但却难以直接用于无阳光直射的永久阴影区。提出了一种基于光照散射强度模型的阴影区光谱信息校正方法,并构建了基于光谱吸收特征的水冰探测方法... 详细信息

水冰是支撑国际月球科研站建设和运行所需的重要资源。红外遥感是探测月球水冰的重要手段,但却难以直接用于无阳光直射的永久阴影区。提出了一种基于光照散射强度模型的阴影区光谱信息校正方法,并构建了基于光谱吸收特征的水冰探测方法,实现了对于永久阴影区水冰信号的探测。应用该方法对月球南极沙克尔顿(Shackleton)和诺比利(Nobili)撞击坑进行分析,发现它们内部的永久阴影区存在水冰信号。该研究有望为国际月球研究站的选址和建设提供借鉴。

关键词：月球水冰红外遥感永久阴影区国际月球科研站

基于三维曲面Spline模型研究中国不同地区的磁场分布（英文）

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Applied Geophysics 2024年第1期 31-40+203页

作者：冯彦黄娅李翊君张晋源刘爽南京信息工程大学空间天气研究所月球与行星科学国家重点实验室(澳门科技大学) 中国科学院空间天气国家重点实验室

关键词：地磁场三维模型曲面Spline 子午工程 CHAMP卫星 CM4

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陨石坑中的高压矿物

矿物学报 2024年

作者：尹锋甘俊峰陈鸣湖南科技大学地球科学与空间信息工程学院澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室北京高压科学研究中心上海分中心

高压矿物的形成与星球撞击作用或地球深部的高温高压环境有关，在地球与行星科学研究中具有特殊的地质环境指示意义。冲击变质岩石（陨石）是发现高压矿物的重要样品来源。目前在地球陨石坑中发现的高压矿物包括柯石英、斯石英、莱氏石... 详细信息

高压矿物的形成与星球撞击作用或地球深部的高温高压环境有关，在地球与行星科学研究中具有特殊的地质环境指示意义。冲击变质岩石（陨石）是发现高压矿物的重要样品来源。目前在地球陨石坑中发现的高压矿物包括柯石英、斯石英、莱氏石、金刚石、蓝丝黛尔石、阿考寨石、里斯石、TiO2-II、毛河光矿和镁铁榴石等，这些高压矿物的成因与固态相转变，从熔体中结晶，或矿物分解反应等机制有关。由于地球表面岩石类型和矿物组成的复杂性，地球陨石坑的高压矿物研究具有重要的发展前景，是高压矿物的宝库。

关键词：高压矿物陨石坑冲击变质成因机制

地外天体软着陆过程羽流扬尘特性研究现状及展望

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宇航学报 2024年第7期45卷 983-994页

作者：张海燕李得天王鹢李存惠张伟张小平王永军兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室兰州730000 空间环境与物质作用全国重点实验室哈尔滨150001 北京空间飞行器总体设计部北京100094 澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室中国澳门999078

地外天体软着陆过程中,反推发动机羽流作用于天体表面风化层诱发的侵蚀扬尘是影响软着陆安全的最主要因素。首先对羽流扬尘现象的物理过程、侵蚀机制研究现状进行梳理总结,总结出侵蚀机制主要包括粘性剪切侵蚀、扩散气体喷发、承载力破... 详细信息

地外天体软着陆过程中,反推发动机羽流作用于天体表面风化层诱发的侵蚀扬尘是影响软着陆安全的最主要因素。首先对羽流扬尘现象的物理过程、侵蚀机制研究现状进行梳理总结,总结出侵蚀机制主要包括粘性剪切侵蚀、扩散气体喷发、承载力破坏和扩散驱动流动4种;其次,对部分探月和探火任务的在轨侵蚀结果、仿真模型和经验公式的研究现状进行研究分析,得出月球表面和火星表面因背景压力和风化层物质特性差异会产生不同的侵蚀机制,而在相同条件下的侵蚀机制也会随发动机个数和总推力的变化而变化,有必要对物理机理和扬尘特性进行进一步细化研究;最后,结合未来地外天体软着陆任务需求,提出了羽流扬尘原位测量、仿真预测模型和羽流扬尘消除3种用于未来探测任务羽流扬尘预测和防护的关键技术,以期对未来软着陆任务顺利执行起到一定的保障作用。

关键词：地外天体软着陆发动机羽流侵蚀扬尘侵蚀机制软着陆安全

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基于月球的吉林一号卫星在轨辐射定标研究

中国空间科学技术（中英文） 2024年第2期44卷 154-163页

作者：胡柯杜文亮解延浩杨松舒敏徐天弈蔡伟吴昀昭中国科学院紫金山天文台行星科学重点实验室南京210034 中国科学技术大学天文与空间科学学院合肥230026 中国矿业大学计算机科学与技术学院徐州221116 长光卫星技术股份有限公司长春130102 澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室中国澳门999078

为了使吉林一号卫星遥感数据得到更好的应用,利用月球为辐射源对吉林一号光谱卫星进行了在轨绝对辐射定标研究,以对实验室定标系数进行改进。考虑到定标系数具有时效性,将观测数据按时间分组后定标,利用ROLO模型计算卫星观测时刻月球辐... 详细信息

为了使吉林一号卫星遥感数据得到更好的应用,利用月球为辐射源对吉林一号光谱卫星进行了在轨绝对辐射定标研究,以对实验室定标系数进行改进。考虑到定标系数具有时效性,将观测数据按时间分组后定标,利用ROLO模型计算卫星观测时刻月球辐照度,构建ROLO模型值与卫星观测值之间的关系并进行最小二乘拟合,从而获得19个谱段的两组定标系数。最后,将定标结果与吉林一号场地定标、高分四号卫星和SeaWiFS月球观测数据进行对比验证。结果表明:对月定标结果稳定,两组定标系数线性拟合的不确定度分别为1.72%和1.24%;在光谱形状上,利用月球定标后月球光谱曲线平滑,光谱形状与月球辐射特性一致,与场地定标相比,各波段相对大小在定性上得到极大改善;在绝对辐射值上,定标结果与高分四号卫星月球辐照度平均相对误差为8.1%,与SeaWiFS两个波段的平均误差为0.90%和7.42%。本研究说明月球定标是卫星在轨辐射定标及真实性检验的有效途径。

关键词：吉林一号月球定标 ROLO模型辐射定标

高精度潮汐三维感应电磁场模拟及地磁卫星轨道需求分析

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中国科学：地球科学 2024年第1期54卷 172-185页

作者：任政勇杨聪姚鸿波唐旭汤井田张可可中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083 有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室中国澳门999078

地磁台站和地磁卫星能观测到饱含钠、氯离子运动海水切割地球主磁场产生的感应磁场数据.计算潮汐感应电磁场的三维高精度空间分布是从潮汐电磁数据中获得海洋底部电导率结构的关键,更是设计与优化地磁台站、电磁卫星轨道的重要依据.现... 详细信息

地磁台站和地磁卫星能观测到饱含钠、氯离子运动海水切割地球主磁场产生的感应磁场数据.计算潮汐感应电磁场的三维高精度空间分布是从潮汐电磁数据中获得海洋底部电导率结构的关键,更是设计与优化地磁台站、电磁卫星轨道的重要依据.现有的潮汐(或运动海水)感应电磁场正演计算方法普遍存在难以精确模拟真实海岸线、不均匀陆地与海水表层、复杂地球深部结构影响的问题,从而降低潮汐感应电磁数据的解释水平.为解决此问题,本文开发了一种基于四面体单元的潮汐感应电磁场矢量有限元计算方法,具备精确模拟真实海岸线、不均匀陆地与海水表层、复杂地球深部结构影响的能力.首先,推导了运动海水感应电磁场满足的边值问题,结合四面体单元,利用矢量有限元计算方法求解了运动海水感应电磁场.然后,利用最新的海洋深度与海底沉积层模型,建立了包含真实海岸线、不均匀陆地与海水电导率分布的地球三维电导率模型,以M2潮汐激励源为例计算潮汐感应电磁场,通过与球谐有限元和积分方程结果的对比,来验证本文方法的正确性.最后,利用计算的高精度M2、N2和O1潮汐感应电磁场信号,筛选出能观测到强M2、N2和O1潮汐磁场信号的全球标准地磁台站,并预测了适用于潮汐信号观测的台站分布.另外,还计算了澳科一号及后续卫星450与200km轨道高度的潮汐感应磁场分布特性,计算结果表明:200km高度潮汐磁场幅度约为450km高度的2倍,M2、N2和O1潮汐在200km高度的感应磁场最大幅值分别为磁传感载荷测量精度(0.5nT)的8倍、2倍和3倍,近地200km低轨道具有探测新西兰、冰岛南部、印度洋南部、南极洲罗斯海域和鄂霍茨克海海底岩石圈和软流圈高分辨电性结构的巨大潜力,还具有研究大尺度海洋动力学过程与性质的潜力.

关键词：运动海水感应电磁场潮汐地磁卫星澳科一号

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主带彗星尘埃特性的科学问题与探测方案

深空探测学报(中英文) 2024年

作者：李存惠张小平刘晓东游击林王鹢张海燕赵呈选李世勋刘泽中山大学深圳市智能微小卫星星座技术与应用重点实验室兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室中山大学航空航天学院澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室

研究主带彗星的起源和形成、非活跃期主带彗星的特性以及主带彗星与其他彗星、小行星之间的关系，需形成能够覆盖尘埃颗粒特性的原位探测方法。针对中国即将实施的“天问二号”探测任务，在分析主带彗星尘埃特性与科学问题关系的基础上... 详细信息

研究主带彗星的起源和形成、非活跃期主带彗星的特性以及主带彗星与其他彗星、小行星之间的关系，需形成能够覆盖尘埃颗粒特性的原位探测方法。针对中国即将实施的“天问二号”探测任务，在分析主带彗星尘埃特性与科学问题关系的基础上，作者提出了一种在不改变尘埃原始特性前提下，非接触测量主带彗星喷发尘埃粒径、速度、动量、形貌、通量的集成复合探测方法，该设计方案已应用到“天问二号”任务的工程实践。

关键词：主带彗星 311P 尘埃特性原位探测