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月球南极月基平台选址分析

张吉栋 李向月 平劲松

张吉栋, 李向月, 平劲松. 月球南极月基平台选址分析[J]. 深空探测学报(中英文). doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210079
引用本文: 张吉栋, 李向月, 平劲松. 月球南极月基平台选址分析[J]. 深空探测学报(中英文). doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210079
ZHANG Jidong, LI Xiangyue, PING Jinsong. Potential Moon-Based Platform Sites of Lunar South Polar Regions[J]. Journal of Deep Space Exploration. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210079
Citation: ZHANG Jidong, LI Xiangyue, PING Jinsong. Potential Moon-Based Platform Sites of Lunar South Polar Regions[J]. Journal of Deep Space Exploration. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210079

月球南极月基平台选址分析

doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210079
基金项目: 国家自然科学基金(11833001,61931002,11603001,11973015);国家重点研发计划项目(2021YFA0715100, 2021YFA0715101)
详细信息
    作者简介:

    张吉栋(1992– ),男,讲师,主要研究方向:月球遥感与应用。通讯地址:河北省石家庄市北二环东路17号石家庄铁道大学(050043)E-mail:zhangjd@stdu.edu.cn

    李向月(1993– ),女,讲师,主要研究方向:月球遥感与应用。本文通讯作者。通讯地址:河北省石家庄市四水厂路18号(050041)E-mail:lixystly@163.com

    平劲松(1968– ),男,研究员,博士生导师,主要研究方向:射电天文学、月球与深空探测。通讯地址:北京市朝阳区大屯路甲20号中国科学院国家天文台射电天文研究部(100101)E-mail:jsping@bao.ac.cn

  • ● An integrated illumination and Earth observation geometric model is established for the location selection. ● Seven candidate sites of lunar platform are preliminarily selected with the illumination and Earth observation conditions. ● Three superior candidate sites of lunar platform are further recommended according to the advantages of primary selection areas.
  • 中图分类号: P184

Potential Moon-Based Platform Sites of Lunar South Polar Regions

  • 摘要: 针对月球南极的月基平台选址问题,选取表面光照、对地观测条件和坡度作为主要参考因素,评估月表太阳能及热环境条件、科学数据获取能力及构建难度;基于地形数据和日、地、月三者的轨道数据建立的月面光照及月基对地观测一体化几何模型对7个重点区域(M1~M7)开展研究,将光照率大于80%且对地观测率大于30%的月面位置作为月基平台初选区,分析其坡度条件并开展分级评价。研究结果:结合各初选区特点最终推荐了3个优选级较高的月面区域作为选址区,分别位于德·杰 拉许(De Gerlache)撞击坑东部边缘(M1内),斯维德鲁普(Sverdrup)撞击坑与沙克尔顿(Shackleton)撞击坑之间的山顶处(M4内),以及Shackleton撞击坑与斯莱特(Slater)撞击坑之间的山顶处(M7内)。该研究可为后续的月球南极探测任务提供参考。
    Highlights
    ● An integrated illumination and Earth observation geometric model is established for the location selection. ● Seven candidate sites of lunar platform are preliminarily selected with the illumination and Earth observation conditions. ● Three superior candidate sites of lunar platform are further recommended according to the advantages of primary selection areas.
  • 图  1  月球南极区域高程分布图

    Fig.  1  Elevation map of lunar south polar region

    图  2  M1~M7高程分布图

    Fig.  2  Elevation map of the areas of M1 to M7

    图  3  月球南极地区18.6年光照率分布图

    Fig.  3  Accumulated illumination map of lunar south polar regions in 18.6 years

    图  4  M1~M7区18.6年光照率分布图

    Fig.  4  Accumulated illumination map of the areas in M1 to M7 in 18.6 years

    图  5  M1至M7区中光照良好区分级结果,其中蓝色、绿色和红色分别表示光照条件为1级、2级和3级的区域,底图为地形图

    Fig.  5  Graded results of the good illumination areas of M1 to M7, blue, green and red dots represent the areas with illumination level 1, 2 and 3, respectively, and the base map is topography

    图  6  月基平台对地观测示意图

    Fig.  6  Schematic diagram of Moon-based Earth Observation

    图  7  2021年月球南极对地球北极点的对地观测率分布图

    Fig.  7  Earth observation rate map to north pole of the Earth in the lunar south polar region in 2021

    图  8  2021年月球南极对地球(116.5 °E,80 °N)点的对地观测率分布图

    Fig.  8  Earth observation rate to (116.5 °E, 80 °N) of the Earth in the lunar south polar region in 2021

    图  9  M1~M7区对P1点观测率分布图

    Fig.  9  Earth observation rate of P1 in the areas of M1 to M7

    图  10  月球南极月基对地观测平台初选区分布图

    Fig.  10  Preliminarily candidate sites of Moon-based Earth observation platform in the lunar south polar regions

    图  11  月基平台初选区的坡度条件,其中蓝色、绿色和红色圆点分别表示坡度条件为A级、B级和C级,底图为地形图

    Fig.  11  Slope conditions of the preliminarily candidate sites in the areas of M1 to M7, blue, green and red dots represent the areas with slope level A, B and C, respectively, and the base map is topography

    表  1  M1~M7内月基平台初选区汇总

    Table  1  Summary of preliminarily candidate Moon-based platform sites of M1 to M7

    初选区位置各光照条件面积/m2对地观测率
    >35%面积/m2
    各坡度条件面积/m2特点
    1级2级3级A级B级C级
    M10744117 69125 13224 7294030位于月球正面的De Gerlache撞击坑东部边缘,纬度较低,光照和对地观测条件都较好,地形相对平缓,面积最大
    M20068413741020569位于月球正面的De Gerlache撞击坑南部边缘,地形狭长且具有大坡度地区,面积最小,对着陆精度要求较高
    M3001 6951 6951 3903050位于月球背面的山脊处,地势较高,地形和对地观测条件均较好,光照条件一般,面积较小
    M42178004 50004 3758250位于月球背面的山脊处,地势最高,地形条件较好,面积较大,对地观测条件一般,光照条件很好
    M5321 1361 0910002 259位于Shackleton撞击坑靠近极点处边缘的狭长地带,光照条件很好,坡度很大,对探测器着陆精度和月基平台坡度适应能力要求较高
    M6044115110001 592位于Shackleton撞击坑近地面边缘,靠近极点,面积较小,坡度很大,对探测器着陆精度和月基平台坡度适应能力要求都很高
    M702 0841 2782 4743 2611010位于月球背面的山顶处,纬度较低,受地球电磁波的影响最小,面积较大,地形、对地观测和光照条件良好
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-31
  • 修回日期:  2021-10-14
  • 网络出版日期:  2022-05-30

月球南极月基平台选址分析

doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210079
    基金项目:  国家自然科学基金(11833001,61931002,11603001,11973015);国家重点研发计划项目(2021YFA0715100, 2021YFA0715101)
    作者简介:

    张吉栋(1992– ),男,讲师,主要研究方向:月球遥感与应用。通讯地址:河北省石家庄市北二环东路17号石家庄铁道大学(050043)E-mail:zhangjd@stdu.edu.cn

    李向月(1993– ),女,讲师,主要研究方向:月球遥感与应用。本文通讯作者。通讯地址:河北省石家庄市四水厂路18号(050041)E-mail:lixystly@163.com

    平劲松(1968– ),男,研究员,博士生导师,主要研究方向:射电天文学、月球与深空探测。通讯地址:北京市朝阳区大屯路甲20号中国科学院国家天文台射电天文研究部(100101)E-mail:jsping@bao.ac.cn

  • ● An integrated illumination and Earth observation geometric model is established for the location selection. ● Seven candidate sites of lunar platform are preliminarily selected with the illumination and Earth observation conditions. ● Three superior candidate sites of lunar platform are further recommended according to the advantages of primary selection areas.
  • 中图分类号: P184

摘要: 针对月球南极的月基平台选址问题,选取表面光照、对地观测条件和坡度作为主要参考因素,评估月表太阳能及热环境条件、科学数据获取能力及构建难度;基于地形数据和日、地、月三者的轨道数据建立的月面光照及月基对地观测一体化几何模型对7个重点区域(M1~M7)开展研究,将光照率大于80%且对地观测率大于30%的月面位置作为月基平台初选区,分析其坡度条件并开展分级评价。研究结果:结合各初选区特点最终推荐了3个优选级较高的月面区域作为选址区,分别位于德·杰 拉许(De Gerlache)撞击坑东部边缘(M1内),斯维德鲁普(Sverdrup)撞击坑与沙克尔顿(Shackleton)撞击坑之间的山顶处(M4内),以及Shackleton撞击坑与斯莱特(Slater)撞击坑之间的山顶处(M7内)。该研究可为后续的月球南极探测任务提供参考。

注释:
1)  ● An integrated illumination and Earth observation geometric model is established for the location selection. ● Seven candidate sites of lunar platform are preliminarily selected with the illumination and Earth observation conditions. ● Three superior candidate sites of lunar platform are further recommended according to the advantages of primary selection areas.

English Abstract

张吉栋, 李向月, 平劲松. 月球南极月基平台选址分析[J]. 深空探测学报(中英文). doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210079
引用本文: 张吉栋, 李向月, 平劲松. 月球南极月基平台选址分析[J]. 深空探测学报(中英文). doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210079
ZHANG Jidong, LI Xiangyue, PING Jinsong. Potential Moon-Based Platform Sites of Lunar South Polar Regions[J]. Journal of Deep Space Exploration. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210079
Citation: ZHANG Jidong, LI Xiangyue, PING Jinsong. Potential Moon-Based Platform Sites of Lunar South Polar Regions[J]. Journal of Deep Space Exploration. doi: 10.15982/j.issn.2096-9287.2022.20210079
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