收藏本站
收藏 | 论文排版

利用反射光谱和热辐射探测月球表面物质的理论和方法

胥涛  
【摘要】:研究月球表面的矿物岩石组成对于研究月球的起源和演化有着重要意义,这是因为这些矿物和岩石都是在一定的地质条件下形成的。获取月球表面的矿物岩石特征一直是月球探测的重要目标。在现有技术条件下,可以获取月球矿物岩石特征而且适合在遥感探测中使用的手段有反射光谱、热辐射以及电磁波探测等。本论文的选题为利用反射光谱以及热辐射探测月球表面物质的理论和方法。 月球反射光谱的能量来自太阳,太阳光谱的能量主要位于紫外—可见谱区,可以激发过渡金属d—电子轨道的电子跃迁到高能级,高低能级之间的能量差即为电子吸收的光子的能量。所以会在紫外一可见一近红外波谱出现吸收特征。吸收特征的中心波长、强度即可以作为矿物组成的判定依据。有许多因素会影响月球表面的反射光谱特征,如太空风化。太空风化会削弱总体反射率,减小1μm波段的对比度,使光谱曲线变“红”。此外,矿物组成的变化也会对辉石、橄榄石的光谱特征有显著影响,本文讨论了这些影响反射光谱特征的因素。 目前人类掌握的月球光谱数据主要来自两种技术手段。第一是用地球望远镜观测得到的连续光谱数据,特点是光谱分辨率高,空间分辨率低。代表是利用美国复威夷天文台获得的120—道光谱数据,光谱区间从0.65微米延伸到2.6微米。第二是成像光谱仪获得的多光谱数据。特点是光谱分辨率低,空间分辨率高,具体参数与仪器的性能有关。本文讨论了这两类数据的解析方法。对于连续光谱,由于连续背景的干扰,首先需要扣除连续背景。本文对讨论了连续背景的扣除方法。扣除连续背景后,然后利用各种光谱参数对光谱进行解析。对于多光谱数据,由于其数据量有限,所以需要使用光谱比值以及光谱曲率分别定义吸收特征的强度以及形状,这对数据的可靠性以及辐射校正提出了很高的要求,细微的误差都可能带来错误的解析。高光谱分辨率探测器在月球探测中的应用有助于提高光谱的准确度,并将帮助我们获取更丰富的信息。 本文还简要讨论了Hapke的辐射传输模型。它是行星光学探测的主流模型。Hapke模型有两个理论基础。第一是辐射传输方程,它有明确的物理意义和严格的数学形式,但是不能直接求解。第二是单粒子散射,对它需要模型处理,但是在现阶段没有精确的处理方法,不同的人会有不同的处理方法,一般都做了许多简化处理。Hapke将粒子介质的单粒子散射模型引入辐射传输方程,导出了半无限介质的BRDF模型。该模刑一般用来研究表面的亚象素状态,如粒度、物质的散射性质。此外,Hapke的光度理论可以用来将探测器获取的辐射强度从某观测条件(i,e,g)校正到标准视几何(如入射角i=30°、发散角e=0°、相位角g =30“)。但是一般采用通过大文观测获得的经验公式降低处理复杂度。本文详细分析了光度 校止以及绝对校正的理论和方法。 月球表面覆盖的粒子介质一般称为表土土层或月壤,它的组成和结构复杂多样。要想从 反射光谱数据提取出准确的物质极为困难。这是因为获得的反射光谱是粒度、不透明度、组 成、物理结构以及丰度的非线性函数。要想提取物质的组成和相对含量,首先需要挑选合适 的端元组分。端元组分被认为是像元内的“纯”物质,所获得的反射光谱是这些端元组分的 棍合物。挑选端元组分与研究对象有关,如果研究不同物质类型之间的混合,可以从遥感影 像上挑选合适的端元组分。如果研究月球表面的矿物组成,则土要参考月球矿物分析的结果。 第二需要合适的模型处理物质的混合问题。作者认为现有理论还不能象我们预期的那样准确 地研究物质的组成,在将来非线性科学也许能提供比较完美的解决之道。 任何温度高于OK的物体都向外辐射能量,称为热辐射,热辐射的频率和强度分布与 温度有关,根据月球表面的温度特征,它的峰值主要位于中红外区。在该能量区间,可以有 效地引起品格振动,从而形成红外特征。月球表面重要的成岩物质硅酸盐,它的基频振动受 51一0伸缩振动以及弯曲振动支配,分别对应8一12林m和15一50料m。硅酸盐随着聚合程度的 增加,吸收特征系统地向波长较长的方向移动。硅酸盐的红外特征也称为Reststrah!en波段。 硅酸盐主吸收特征(8一12林m伸缩振动)的短波测,有一个辐射最大值(反射最小值),称 为Christiansen特征(CF)。CF特征可以作为矿物组成和火成岩组成的指示物。当矿物的粒 度变小时,原本透明的区域会出现一些吸收特征,称为Transparency特征‘TF)。当处理粉 末样品的时候,TF特征也是一个有用的矿物组成指标。 本文详细讨论了影响矿物岩石热红外特征的土要因素,并详细分析了热红外技术用于月 球探测的可行性以及科学价值。作者认为热红外技术可以用于研究月球的矿物岩石组成,还 可以用于测耸月球的温度、热惯性等物理性质。 我国日前没有白己的月球样品,月球样品是光学遥感以及辐射校正的重要基础,它为遥 感数据的定量和定性解析提供地面真值和参考标准。现有的参考样土要来白美国阿波罗计划 取回的样品。但是这些样品的区域代表性以及矿物岩石类型的代表性都不够。因此,中国需 要尽一早获取白己的月球样品,以推动月球研究的深入发展。 关键词:反射光谱、热辐?


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 靳力;瞭望;;中国即将完成首张完整月球表面图[J];航天器工程;2008年04期
2 蒋洪力;;在地球上究竟能看到多少月球表面积[J];地理教育;2006年04期
3 赵勇;“阿波罗”残留细菌引发月球表面“风化”[J];科学之友;2005年06期
4 ;水漫广寒宫[J];大科技(科学之谜);2010年08期
5 邹永廖,欧阳自远,徐琳,刘建军,胥涛;月球表面的环境特征[J];第四纪研究;2002年06期
6 树华;;月球表面水的来源[J];物理;2012年11期
7 ;利海撷趣[J];厦门科技;1996年05期
8 小顺;;解开月球表面带回岩石的奥秘[J];科学大观园;2007年01期
9 ;小心!月亮会放电[J];飞碟探索;2007年05期
10 裘祯;;月球表面,活水源源不断[J];自然与科技;2009年06期
11 萧华;;月球表面岩石的奥秘[J];科学大观园;2006年24期
12 李云贵;;月球上的奇异闪光[J];奇闻怪事;2011年11期
13 邢诒存,邢晓晖;21世纪月球表面太阳光波的转换与传输[J];海南大学学报(自然科学版);2001年03期
14 刘剑;欧阳自远;李春来;邹永廖;;月球表面钛的研究进展[J];地球与环境;2006年02期
15 任德鹏;夏新林;贾阳;邓湘金;;月球表面热环境测量方案的研究[J];航天器环境工程;2008年01期
16 刘忠汉;;月球表面的原子抛射[J];科学大众;1962年12期
17 ;信息荟萃[J];21世纪;2009年11期
18 ;小心!月亮会放电[J];自然与科技;2007年03期
19 伊群;;月球秘密知多少?[J];今日科苑;2006年06期
20 崔峻;王晓倩;王晓栋;刘建军;李春来;欧阳自远;;月球微磁层的探测[J];物理;2012年06期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 侯明东;刘杰;张庆祥;王志光;;宇宙射线轰击月球表面产生的γ射线[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十五次学术会议论文集[C];2002年
2 秦国泰;;月球表面挥发性物质特性和探测[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十七次学术会议论文集[C];2004年
3 金亚秋;法文哲;徐丰;;月球表面的微波主被动遥感的建模模拟与反演[A];第二届微波遥感技术研讨会摘要全集[C];2006年
4 陈鸿飞;王劲松;焦维新;濮祖荫;;月球表面实地探测与现场分析手段研究[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第一届学术会议论文集[C];2005年
5 罗继强;姚连兴;;月球表面着陆点选取及资源勘探的设想[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(A 光电系统总体技术专题)[C];2006年
6 曹勇;;月尘环境以及对人类登月活动的影响[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第六届学术年会暨863计划“深空探测与空间实验技术”重大项目学术研讨会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 胥涛;利用反射光谱和热辐射探测月球表面物质的理论和方法[D];中国科学院研究生院(地球化学研究所);2004年
2 法文哲;月球微波遥感的理论建模与参数反演[D];复旦大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张玥;月球表面地形数据分析及仿真研究[D];国防科学技术大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 刘霞;月球表面存在水分子或羟基物质[N];科技日报;2009年
2 徐超;欧洲探月器:将在月球表面“打水漂”[N];新华每日电讯;2006年
3 本报记者 施芳;中国的月图最“圆”[N];人民日报;2008年
4 本报驻巴基斯坦记者 杨迅;在“月球表面”安全护卫中国人[N];人民日报;2013年
5 朱毅麟;如何让月球车上月球行驶[N];中国航天报;2004年
6 廖文根;中国第一幅月图亮相[N];人民日报;2007年
7 中科院空间科学与应用中心主任、嫦娥二号卫星有效载荷总指挥 吴季 本报记者 赵永新 整理;更近 更准 更丰富[N];人民日报;2010年
8 记者 朱馨通讯员 周姬梅 江英华;浙江科学家为月球车装“火眼金睛”[N];浙江日报;2008年
9 ;月球表面撒有八百万吨地球岩石碎片[N];云南科技报;2002年
10 本报记者 王婷婷;中国月球车来了![N];科技日报;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978