基于单粒子轨道理论及空间尘埃等离子体充电方程,建立了月球受光面上尘埃微粒的静态荷电模型.基于光电子能量Maxiwellian分布假设,确定了月面垂直空间电场强度和光电子鞘层内带电粒子密度的函数表达式.利用牛顿运动定律和静电场力表达式,构建了月球受光面上尘埃微粒的静电浮扬动力学模型,并进行月尘静态浮扬特性的数值计算.研究结果显示:太阳高度角与颗粒粒径是控制月尘静电浮扬发生及动力学特性的两个基本参量;月尘静电浮扬发生在月球的黎明和黄昏;随着粒径的减少,月尘颗粒的最大浮扬高度不断增加.
月球探测过程中,由于自然悬浮和人类活动激起的月尘沉积在航天器表面,致使航天器敏感部件性能下降,需要实地监测长期探测过程中月尘的沉积质量,进而对其影响进行预估。通过对月尘遮挡效应的研究,设计利用测量太阳电池短路电流来监测月尘沉积量的方法。
当前中国正在进行自己的探月工程,预计将会发射月球车登陆月球表面。在研制月球探测器过程中,为了在地面验证月球车的可靠性和各项功能(如着陆冲击、自主巡航和遥控),必须建立相应的地面试验中心。根据目前对月球表面环境的认识和现有的仿真技术,文章提出了实现月表综合环境模拟的试验设施的设想。由于月球表面环境非常恶劣并且月表的地形也非常复杂,文章提出了一种组合式月表环境模拟器的设想。主要部分是模拟各种月貌特征(如陨石坑、斜坡、沟壑等)的可移动单元。每个单元是一个用模拟月壤制作的小沙盘,其化学成分、组成颗粒分布和力学性能和已经获取的真实月壤样品相似。根据不同的试验要求,选择相应的单元按照一定的规律组合成为试验场。这样在有限的场地面积内可以按需实现对月表不同地域的地貌特征模拟。同时,可以选择少量单元的组合构成更小规模的试验场,以方便与其它环境模拟器(如落塔,热/真空容器等)联合,实现模拟月表的综合环境。