【摘要】： 探測(cè)月壤厚度,掌握月壤層參數(shù)及其分布特征是當(dāng)前月球科學(xué)探測(cè)研究的前沿和熱點(diǎn)之一,對(duì)月球資源的勘探、開(kāi)發(fā)與利用都具有重要意義。論文依托國(guó)家“863”重大項(xiàng)目課題,基于輻射傳輸理論,建立月壤參數(shù)與微波輻射亮溫之間的查找表,對(duì)月壤參數(shù)進(jìn)行查找反演研究。 研究中,首先詳細(xì)介紹了月壤密度、介電常數(shù)、表面粗糙度、溫度分布、厚度、水冰含量等參數(shù)相關(guān)模型以及研究中得到的月壤探測(cè)資料。然后,基于現(xiàn)有的月壤資料,改進(jìn)了月壤輻射傳輸模型。最后,以微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)的空間分辨率為標(biāo)準(zhǔn),利用成像光譜儀數(shù)據(jù)計(jì)算得到微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)每個(gè)像元的(FeO+TiO2)含量,進(jìn)而計(jì)算月壤介電常數(shù)分布,利用激光高度計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算得到微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)每個(gè)像元的表面有效反射率,基于月表有效反射率、月壤介電常數(shù)分布和王振占等模擬得到的月表月壤溫度梯度,建立月壤厚度-亮溫查找表;并根據(jù)月表微波探測(cè)數(shù)據(jù),利用查找表進(jìn)行月壤厚度反演。 月壤厚度、密度、介電常數(shù)等參數(shù)信息對(duì)月球軟著陸場(chǎng)的選擇、未來(lái)月球基地的選址等都有重要意義。本文的成果對(duì)月壤成分研究、厚度分布、資源評(píng)估具有一定的參考意義。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：P184.5
【圖文】：

第 1 章 緒 論第三部分是本項(xiàng)研究工作的理論基礎(chǔ)，根據(jù)月壤參數(shù)分布建立了完整月壤輻射傳輸模型，并對(duì)相關(guān)影響因素進(jìn)行了敏感性分析。月壤水冰含量信息是當(dāng)前月壤研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一�？紤]到月壤水冰的存在會(huì)改變?cè)氯赖慕殡姵?shù)，論文第四部分進(jìn)行了致密介質(zhì)體積含水量的模擬反演研究；同時(shí)，對(duì)查找表方法進(jìn)行致密介質(zhì)參數(shù)反演的可行性進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)研究；第五部分主要是根據(jù)不同月壤探測(cè)數(shù)據(jù)，通過(guò)輻射傳輸模型，建立月壤厚度－亮溫查找表；并利用月壤微波探測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行月壤厚度反演。論文主要是利用嫦娥一號(hào)衛(wèi)星所獲取的相關(guān)月壤探測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)月壤參數(shù)反演，論文的技術(shù)路線圖如下

月壤層和月巖層之間不存在截然的分界面，而是一個(gè)漸變過(guò)程，從表層月壤的細(xì)密顆粒月塵土、可達(dá)數(shù)米深的表土角礫巖、數(shù)米或數(shù)十米深的富含金屬礦物元素玄武巖分層構(gòu)造雜巖區(qū)至雨海盆地噴出物月巖等（圖2-1）[77]。廣義的月壤是指覆蓋在月球基巖之上的所有月表風(fēng)化物質(zhì)，甚至包括直徑為幾米的巖石。狹義的月壤則是根據(jù)月球樣品的分類(lèi)來(lái)定義的，Apollo計(jì)劃負(fù)責(zé)月球樣品地面接收的部門(mén)在進(jìn)行月球樣品的分類(lèi)時(shí)，把直徑小于1 cm的顆粒稱(chēng)為狹義上的月壤；直徑大于1 cm的團(tuán)塊作為巖石進(jìn)行處理和研究，稱(chēng)為月巖；月塵是指月壤中直徑小于1mm的顆粒。表土、角巖較大巖塊玄武巖雨海盆地噴出物月巖圖2-1 月壤層幾何構(gòu)造[75]Fig.2-1 Geometric structure of lunar regolith layer從月壤電磁特性出發(fā)，表層月塵、低耗損角礫巖與其下構(gòu)造雜巖區(qū)的介電常數(shù)相差較大。因此，研究中使用的是廣義月壤定義，包括表層月塵和低耗損角礫巖，厚度約為1 m至18 m左右。這層月壤是在隕石撞擊、宇宙射線以及月表晝夜溫差變化作用下形成的

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文10圖2-2 月球表面的浮土層[78]Fig.2-2 Lunar regolith surface§2.1 月壤層物性參數(shù)月壤層密度、介電常數(shù)、（FeO＋TiO2）含量和水冰含量等物性參數(shù)的獲取主要是基于地基雷達(dá)數(shù)據(jù)、月球探測(cè)計(jì)劃數(shù)據(jù)以及對(duì)月壤樣本的實(shí)測(cè)分析。通過(guò)這些方法，獲得了大量的月壤實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并建立了相應(yīng)的月壤參數(shù)模型。2.1.1 月壤層密度月壤密度是在沒(méi)有遭到破壞的自然月壤結(jié)構(gòu)條件下，采取體積一定的樣品稱(chēng)重，計(jì)算單位體積內(nèi)的月壤重，以 g/cm3表示。月壤密度 = 月壤固體重量/(月壤固體體積 ＋ 月壤孔隙體積)月壤密度數(shù)據(jù)的獲取主要是基于地基雷達(dá)數(shù)據(jù)和月壤樣本的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。根據(jù)地基射電望遠(yuǎn)鏡和雷達(dá)數(shù)據(jù)，Matveev 等[24]認(rèn)為月壤密度在 0 - 4 cm 的厚度范圍內(nèi)變化較大，在 1~2 m 之間幾乎不變，在約 7-15 m 之間顯著增加到固體月巖的密度。Matveev 等[24]所建立的月壤密度模型為：月表月壤密度約為 0.6 g/cm3，至 4 cm 時(shí)迅速增加到 1.6 g/cm3；但是他不認(rèn)為其密度模型對(duì)整個(gè)月球表面都適用。Tikhonova 等[25]在研究中

【引證文獻(xiàn)】

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2 陳圣波;孟治國(guó);崔騰飛;連懿;王景然;張旭晴;;虹灣地區(qū)月球衛(wèi)星遙感地質(zhì)解析制圖[J];中國(guó)科學(xué):物理學(xué) 力學(xué) 天文學(xué);2010年11期

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3 胡小波;地形陰影對(duì)月表亮度溫度影響的研究[D];華中科技大學(xué);2011年

4 王叢叢;粗糙月面微波輻射亮溫建模與計(jì)算[D];華中科技大學(xué);2011年

5 杜小賽;月球表層微波輻射模型及月壤厚度反演方法研究[D];華中科技大學(xué);2011年

6 陳誠(chéng);粗糙表面散射的數(shù)值計(jì)算[D];武漢郵電科學(xué)研究院;2012年

本文編號(hào)：2755328