中國繪出全球首幅月球微波圖像

2009-07-20 16:02:50 　來源：本站原創(chuàng) 文章作者：匿名

　　尋找核能發(fā)電的原料——氦3，是人類探月的一項(xiàng)重要目標(biāo)。但月球上究竟有多少氦3至今眾說紛紜。根據(jù)“阿波羅號(hào)”帶回的樣品，美國科學(xué)家分析認(rèn)為，月球上氦3資源量在100萬噸至500萬噸之間，評(píng)估跨度很大，究竟是靠近100萬噸還是500萬噸?

　　近日，中國繞月探測(cè)工程副總設(shè)計(jì)師、中國工程院院士姜景山在2009探月與地學(xué)科學(xué)研討會(huì)上透露，根據(jù)搭載在“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星上的微波探測(cè)儀傳回的數(shù)據(jù)，我國科學(xué)家已成功繪制出全球先進(jìn)幅“微波月亮”圖，并利用實(shí)際探測(cè)數(shù)據(jù)反演出月球土壤層的平均厚度為5—6米，而氦3資源量更靠近100萬噸，而非500萬噸。

　　有助了解宇宙起源問題

　　氦3是一種高效安全的核聚變發(fā)電燃料，10噸氦3就能滿足我國1年的能源需求。但氦3在地球上的蘊(yùn)藏量很少，目前人類已知的容易取用的氦3僅有0.5噸左右。而月球地殼淺層內(nèi)蘊(yùn)含的上百萬噸氦3足夠地球人使用上萬年。

　　在“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星微波探測(cè)儀繞月之前，國際上還沒有從月球軌道對(duì)全月球進(jìn)行微波探測(cè)的活動(dòng)。一些諸如月壤厚度、氦3資源量分布的研究多是依靠美國“阿波羅號(hào)”和蘇聯(lián)“月球號(hào)”探測(cè)器在落月點(diǎn)取樣的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，加上其他手段分析延伸而來，因此結(jié)果存在相當(dāng)大的不確定性甚至是偏差。而姜景山提出的這一探測(cè)計(jì)劃從月球軌道上利用微波探測(cè)儀實(shí)際測(cè)量了全月的土壤厚度分布，在國際上較早獲取了全月微波亮溫分布數(shù)據(jù)，創(chuàng)建了“微波月亮”。

　　月球的微波亮溫?cái)?shù)據(jù)是反映月表溫度、成分等因素的綜合指標(biāo)，反映了月球表面的物理特性、內(nèi)部過程和月球外部各種因素對(duì)月球的影響。姜景山說，月球沒有大氣層，是一顆完全暴露在太空中的天體，幾十億年以來，其自身內(nèi)部能量、結(jié)構(gòu)發(fā)生了重要變化，其地質(zhì)時(shí)鐘幾乎停留在幾十億年前;而宇宙線、太陽風(fēng)等外部影響也在月球上留下了很多痕跡。這些內(nèi)、外作用與變化很多都可以在亮溫異常中反映出來。因此，“微波月亮”的提出有助于了解月球起源及演變、宇宙起源的相關(guān)問題。姜景山透露，他的研究小組正在研究一些有代表性特征撞擊坑的微波特征。

　　國際數(shù)據(jù)唯缺“微波月亮”

　　在中國的“嫦娥一號(hào)”繞月飛行前，利用電磁波進(jìn)行月球探測(cè)，可見光和紅外技術(shù)是主要手段，國際上已建立了“可見月亮”(Visible Moon)和“紅外月亮”(Infrared Moon)的數(shù)據(jù)資源，唯獨(dú)缺少“微波月亮”。而紅外、可見光主要針對(duì)表面探測(cè)，微波由于波長較長，可以深入厚度進(jìn)行次表層探測(cè)、厚度探測(cè)、撞擊坑結(jié)構(gòu)探測(cè)等研究。

　　儀器發(fā)射升空之后由于時(shí)間較長，儀器本身的參量會(huì)發(fā)生一定變化。因此在在軌定標(biāo)中，亮溫基準(zhǔn)的選取對(duì)獲取高精度微波亮溫進(jìn)而測(cè)量月壤厚度等很關(guān)鍵。由于這是國際上先進(jìn)次從月球軌道上進(jìn)行的全月微波探測(cè)，該項(xiàng)研究在在軌定標(biāo)中較早關(guān)注了定標(biāo)天線指向不同背景對(duì)結(jié)果的影響。姜景山指出，以往從地球軌道進(jìn)行的探測(cè)在定標(biāo)過程中固定地把2.7K作為宇宙背景的標(biāo)準(zhǔn)。但他的研究小組發(fā)現(xiàn)，當(dāng)定標(biāo)天線在繞月過程中指向不同星座、太陽、地球、月球本身時(shí)，其天線輸入溫度差異很大，如果簡單把冷空溫度定為一個(gè)固定值將產(chǎn)生很大的誤差。因此，研究組較早在冷空定標(biāo)中，對(duì)定標(biāo)天線指向的影響作了很細(xì)致的分析，從而獲取了較為準(zhǔn)確的月球亮溫?cái)?shù)據(jù)，構(gòu)造出了更接近于自然真實(shí)的“微波月亮”。

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