为深入了解月球表面的热环境,根据月表红外发射率随温度变化以及太阳光反射率随入射方向变化的特点,建立了月表的多温段变反射率辐射计算模型。将该模型与月壤非稳态导热微分方程结合,并考虑日、月相对运动关系,形成了月表温度计算方法。在计算程序验证的基础上,分析了月表温度的变化规律与控制因素,比较了月海与月陆两种月表单元的温度差异。结果表明,多温段变反射率热辐射计算模型比传统的两波段热辐射计算模型能够更准确地预测月表温度及变化规律。

为有效探测月球次表层结构,本文基于月球次表面天底点回波和表面非天底点回波(杂波)的相干与非相干特性,提出在月球次表面地形变化不大的情况下,由累积取平均的方法来减小表面非天底点回波从而识别次表面回波的方法。以数值模拟的月海与月陆表面雷达探测仪回波为例,验证了该方法的正确性与可行性,并讨论了累积平均数目对次表面回波提取结果的影响。本文所述方法也可以应用到火星等其他外星球次表层结构的探测中。

在月球探测中,星载高频雷达探测仪(HF Radar Sounder)通过月球表面天底点和次表面天底点的回波时延差与强度探测月球分层结构.电磁波在月球分层结构内散射与传播的建模与模拟,对于从雷达探测仪回波中提取微弱的次表面天底点回波,获取次表层结构信息等有重要的意义.本文基于粗糙面散射的Kirchhoff近似与几何光学射线追踪,提出月球分层结构雷达探测回波的模拟方法.根据月球表面地形特征,由规则三角形网格对月表面地形进行数值剖分,数值计算月球表面与次表层面的雷达回波,模拟绕月飞行的星载雷达探测仪对月球表面与次表层结构的探测图像,分析月球表面特征性物理参数对回波的影响.本文所述方法也可以应用到火星等其他外星球次表层结构的探测中.

根据月球着陆器初步构型方案,辐射器可采取平行平坦月表安装和倾斜安装两种方式,安装方式不同时辐射器将面临不同的外热流环境。文章通过分析辐射器采取不同安装方式时的散热能力,对辐射器安装方式进行了优化设计。

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。

综述了月表水冰的发现,探测技术,水资源的存在形式、分布、资源量,月表水的运移和利用前景.已有的探测表明,月球上的水资源主要分布在两极的永久阴影区内,储量约为66亿吨.月表水冰主要分布于两极永久阴影区中的原因,是月球上的水可以通过弹道式跳跃逐步迁移到温度低的地区所致.本文认为月球上是否存在水对于人类进行月球基地的建设没有根本性的影响,而利用月球玄武岩中钛铁矿的反应来获取水,是更为简便和经济的方法.