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期刊信息/Journal information
中国科学（物理学 力学 天文学）
中国科学（物理学 力学 天文学）

王鼎盛 张杰

月刊

1674-7275

Physics@scichina.org

010-64015835

100717

北京东黄城根北街16号

中国科学（物理学 力学 天文学）/Journal SCIENTIA SINICA Physica,Mechanica & AstronomicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《中国科学》是中国科学院主办、中国科学杂志社出版的自然科学专业性学术刊物。《中国科学》任务是反映中国自然科学各学科中的最新科研成果，以促进国内外的学术交流。《中国科学》以论文形式报道中国基础研究和应用研究方面具有创造性的、高水平的和有重要意义的科研成果。在国际学术界，《中国科学》作为代表中国最高水平的学术刊物也受到高度重视。国际上最具有权威的检索刊物SCI，多年来一直收录《中国科学》的论文。1999年《中国科学》夺得国家期刊奖的第一名。
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    嫦娥五号月球科学探测:月壤和样品专题·编者按

    平劲松
    1页
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    • 万方数据

    月球表面物质介电常数:嫦娥五号月球样品的新启示

    法文哲
    2-26页
    查看更多>>摘要：月表物质的介电常数决定了电磁波在月球次表层的穿透深度,对月球雷达、微波辐射计、月表电磁实验等科学载荷的设计与数据解译至关重要,有助于定量反演次表层结构与物理性质.对月球物质介电常数的了解,目前主要基于主被动微波遥感数据反演和对Apollo,Luna月球样品的实验测量.2020年12月,我国嫦娥五号探测器从月球正面风暴洋北部成功采集并返回1.731kg月球样品,为研究月壤介电常数提供了新的样品.本文首先介绍了物质介电常数基础、介质电极化机制、介电常数混合模型和测量方法,接着对月球表面物质介电常数的研究历史与现状进行了系统性梳理与总结,并给出了整个月球表面月壤介电常数的分布图.最后,介绍了我国嫦娥五号着陆区地质背景与月壤特性的最新研究结果,对嫦娥五号月球样品介电常数实验测量给出了建议,并对其潜在科学产出进行了评估.本文对月壤介电常数的梳理与认识,可以为我国后续探月工程中微波遥感载荷设计、雷达数据解译、采样点选取和样品分析等提供理论指导与支撑.

    月壤介电常数嫦娥五号

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    嫦娥五号月壤的表面特征研究

    李琛李阳魏奎先郭壮...
    27-35页
    查看更多>>摘要：嫦娥五号月壤是迄今为止人类采集返回最年轻的月球样品,记录了采样区的太空风化改造历史.研究发现,嫦娥五号月壤颗粒的表面广泛分布有微撞击坑、矿物解理面、气化沉积物、覆盖的玻璃质等典型的形貌特征,反映了在以陨石、微陨石轰击为主的太空风化改造过程中,冲击破碎、熔融溅射、气化沉积等作用对月壤颗粒形貌特征的改造.该结果梳理了月壤颗粒中太空风化作用的典型形貌改造特征,从而帮助我们更好地理解月壤的形成与演化过程.

    嫦娥五号月壤太空风化微陨石撞击颗粒形貌

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    嫦娥五号样品——月球遥感定量反演的新地面真值

    尹承翔曹海军付晓辉陈剑...
    36-50页
    查看更多>>摘要：嫦娥五号任务从月球风暴洋东北部成功返回了 1731 g月壤样品.最新返回的月壤有望为月球遥感数据定量反演提供新的地面真值(Ground Truth).本研究中首先利用遥感数据获取了着陆单元的矿物组成和化学成分(FeO,TiO2,Th),并与嫦娥五号月壤样品实验室分析结果进行对比.二者之间的差异(特别是橄榄石含量)反映了目前利用遥感数据反演元素和矿物含量的方法仍存在提升空间.本研究通过系统地对比分析发现:(1)嫦娥五号月壤具有高铁、中钛、富钍的化学特征,显著区别于已有阿波罗月壤,可为月球遥感研究提供全新的地面真值;(2)嫦娥五号月壤代表了 一类发育成熟的年轻月海月壤,外来溅射物占比较小,能够反映着陆区玄武岩的成分特征;(3)嫦娥五号月壤粒径较小,符合Lunar Soil Characterization Consortium(LSCC)提供地面真值的样品标准(＜45 μm).此外,嫦娥五号着陆区也具有独特性:(1)位于月球正面西部的中纬度地区,不同于美苏样品返回任务所着陆的低纬度区域;(2)位于月球晚期玄武岩单元,区别于已有的光谱定标区.因此,以嫦娥五号月壤实测数据为地面真值,进而将嫦娥五号着陆区构建为全新的遥感定标点,可以显著扩大定标点的地理范围和全球代表性.基于着陆区遥感及样品研究成果,本研究在嫦娥五号着陆区所在单元(Em4)内划定了定标区的范围,可为后续遥感定标区的建立提供参考.

    嫦娥五号月壤地面真值遥感定标年轻月海玄武岩

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    嫦娥五号着陆区的成分特征与遥感地质研究

    曹海军陈剑乔乐付晓辉...
    51-67页
    查看更多>>摘要：嫦娥五号任务从月球风暴洋北部地区成功返回了 1731g月壤样品,这些样品为研究月球年轻玄武岩的成因和演化提供了重要的样本.本文利用多源月球遥感探测数据结合嫦娥五号样品研究结果,从光谱学和矿物学角度研究了嫦娥五号着陆区年轻玄武岩的演化过程.嫦娥五号着陆区主要包含雨海纪极低钛到低钛玄武岩和爱拉托逊纪中钛玄武岩,遥感光谱学分析表明年轻玄武岩表现出明显的1μm吸收特征,可能存在橄榄石的富集.然而,返回的嫦娥五号月球样品研究揭示年轻玄武岩中橄榄石的含量并不高,我们推测年轻玄武岩遥感光谱上的1μm强吸收特征可能是富铁辉石、富铁玻璃、空间风化作用和铁橄榄石共同作用的结果.综合已有的样品研究和本文的遥感地质研究,嫦娥五号玄武岩源于高度演化的月球晚期岩浆活动,其源区可能位于富单斜辉石的浅层月幔.

    嫦娥五号年轻玄武岩晚期岩浆活动橄榄石富集特征

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    嫦娥五号任务月球样品存储处理制备方法研究

    张广良张洪波李春来刘建军...
    68-76页
    查看更多>>摘要：嫦娥五号任务实现了我国首次月面自动采样返回,地面应用系统承担了样品的存储处理和研究任务,建设的样品实验室能够集中存储、处理和制备原始月球样品,实现了月球样品的地面高纯氮气环境长期存储和处理.嫦娥五号任务获得的样品包括两类:表取样和钻取样,本文针对不同样品进行了详细的存储、处理、制备方法和流程研究.样品进入地面应用系统月球样品实验室后,分为样品处理、样品存储和样品制备三个阶段进行工作,包括密封封装装置解封、样品分样(钻取样分样和表取样分样)、样品存储(表取样存储和钻取样存储)和样品制备等流程.其中,通过封装装置解封处理,顺利取出表取样和钻取样初级密封容器.通过表取样和钻取样分样操作,获得了永久存储样、异地备份存储样、工程展示样和科学研究样等.这些样品按照本文的存储方法被分别存储在不同位置的不同设备中.而科学研究样和部分工程展示样按照本文的制备方法被制成光片样,保证能够获得基础样品信息的同时,又不会破坏样品的最初特征.制备的样品将用于月球样品基本物理化学性质分析和基本特征信息描述,为后续月球样品的科学研究提供重要的样品信息和技术支撑.

    嫦娥五号任务月球样品样品存储样品处理样品制备

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    基于嫦娥五号月球矿物光谱仪数据的采样区矿物光谱识别与丰度反演

    宋蜜钟燕飞丁春雨刘远周...
    77-88页
    查看更多>>摘要：月壤的矿物组分对于探究月球成因和演化历史具有重要意义,嫦娥五号搭载的月球矿物光谱分析仪LMS为解译月壤的矿物组分提供了宝贵数据.本文采用基于多粒径矿物端元光谱库的稀疏光谱分解方法对嫦娥五号LMS获得的11组就位光谱数据进行分析,结果表明采样区的组成矿物和平均丰度为:胶结物和玻璃49.36％、辉石14.08％、斜长石18.58％、钛铁矿16.11％和橄榄石1.86％,其中79.83％矿物粒径小于75 μm,估算月壤和岩石的平均水含量为67 ppm.

    嫦娥五号高光谱数据稀疏分解矿物探测

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    嫦娥五号着陆区热环境及其对探测器外部温度的影响

    刘远周王彤贾瑛卓宋蜜...
    89-100页
    查看更多>>摘要：本文首次报道嫦娥五号探测器5个热电偶温度传感器超过47.2h的连续测温数据,并对这批温度数据进行分析.结果表明,着陆之初5个传感器记录的温度较为均匀,变化范围245.68-272.52 K,随后温度升高差异加大,测温结束时温度变化范围为284.86-369.76K,月球表面热环境对月球探测器阴面和阳面的温度均有显著影响,对于阴面的影响甚至胜过对阳面的影响.这项成果既有月球热环境变化机理理论研究意义也有探测器热管理工程应用价值.

    月球热环境温度测量数值模拟热辐射

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    嫦娥五号等着陆区的月壤微波热辐射特性及地质意义分析

    孟治国唐天琦董学纲常文清...
    101-117页
    查看更多>>摘要：嫦娥三、四和五号的原位月壤探测为基于嫦娥一、二号卫星微波辐射计数据的月球科学研究提供了重要参考.本文基于嫦娥二号卫星微波辐射计数据,生成了着陆区亮温图;为了消除亮温随纬度变化的影响,突出亮温与月壤成分之间的关系,定义和制作了规则亮温图和亮温差图;基于KaguyaMI数据,制作了研究区氧化亚铁、氧化钛、单斜辉石和橄榄石含量图;结合原位月壤探测成果,系统分析了嫦娥三、四和五号着陆区月壤的微波热辐射特性.主要研究发现包括以下三点:(1)嫦娥五号着陆区具有稳定的亮温表现,表明该地区月壤成分随深度的变化不明显,可以作为微波热辐射异常研究的重要参考;(2)嫦娥三号着陆区微波数据探测范围内月壤存在分层结构,以低频数据为代表的深层、以高频数据探测为代表的浅层和以可见光成果为代表的表层,成分变化很大;(3)在嫦娥四号着陆区发现并提出了微波冷异常的存在,并初步分析了微波冷异常的成因机制.研究发现,微波辐射计数据可用于月海玄武岩的识别,可以为深化未来的月海岩浆演化研究提供重要的科学参考.

    嫦娥计划月壤原位探测微波辐射计微波热辐射特性岩浆演化微波冷异常

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    嫦娥五号探测器精细开环测速及空间引力红移验证设计分析

    陈略李文潇李海涛金洪波...
    118-128页
    查看更多>>摘要：嫦娥五号(CE-5)任务具有天地联合的优势测控资源,为地基无线电测量新方法验证、工程应用与科学研究提供了优越条件.本文重点开展CE-5探测器开环测速精细提取及应用.首先,提出了基于信号重构互相关的开环测速多普勒频率提取算法,建立了从信号输入、信号处理到观测量输出的完整实现步骤;然后,基于中国深空网开展了 CE-5轨道器开环测速试验,经信号处理分析结果表明:CE-5轨道器开环测速精度达到2-3 mHz水平,优于深空站基带测速精度3-4倍;其次,通过CE-5轨道器精密定轨,有效验证开环测速观测量应用效果,结果表明:开环测速的定轨残差为0.12mm/s,基带测速的定轨残差为0.46mm/s;最后,提出了基于深空探测器的多体问题引力红移验证方法,从理论上分析了高精度开环测速在引力红移验证方面潜在应用可行性,初步设计了引力红移验证设想方案,以现有CE-5轨道器开环测速结果为依据,建议开展引力红移验证专项试验,有望实现10-4-10-5水平的引力红移验证精度.

    嫦娥五号开环测速引力红移精度

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