分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2021-05-08 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 嫦娥四号低频射电频谱仪放置在月球背面，其天然观测条件得天独厚。然而，嫦娥四号平台存在约10-15W/(m2*Hz)级别的强干扰，并且干扰在每道时域数据中都存在明显的差异，这大大削弱了低频射电频谱仪的天文观测灵敏度。为此，本论文从两组信号的相关性出发，提出基于CLEAN算法，借助互相关功率谱、傅立叶级数展开等工具，把低频射电频谱仪A、B、C天线的时域观测数据切分为强相关的CLEAN模型信号和部分相关的残余信号两个部分。其中CLEAN模型信号主要由平台干扰信号和可能的低频强射电爆发组成；残余信号由接收机噪声、未扣除干净的平台干扰信号和常规的低频射电信号组成。将该方法应用到实际数据中，结果表明嫦娥四号低频射电频谱仪的未积分灵敏度可以提高约8个数量级，达到10-23W/(m2*Hz)水平。在此基础上，基于对平台干扰信号中确定性成分和宽带随机成分的分别处理，再借助低频射电爆发信号和平台干扰信号在功率谱上不同的表现，以及常规低频射电天文信号受月球自转调制等信息，将来科学分析工作的重点是进一步处理CLEAN模型信号和残余信号，以期发现低频强射电天文爆发信号，乃至对全天区进行粗略的成像。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2020-04-09 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 对月球以及更远天体或者空间环境的探测是人类航天活动的重要方向。开展月球和深空探测任务有利于研究太阳系起源、演化与现状，以及生命起源与演变等重大科学问题，有利于催生基础性、前瞻性的学科与技术。相比光学等探测方法，雷达具有强穿透性、极化特性以及不受光照限制等优势，是探测天体特性的有效手段之一，在人类的月球和深空探测任务中发挥了重要作用。电磁波能够穿透几米到几千米的次表层，可用于探测月球和深空目标的表层介电常数、次表层结构、电离层及水冰等。按照探测方式的不同，表层穿透雷达探测主要包括地基雷达、环绕器雷达及巡视器雷达三种方式。针对不同的科学目标，不同的探测方式具有各自的优势和不足。本文回顾了表层穿透雷达在月球、火星以及小行星等探测中的科学应用，总结了已经投入使用的以及计划中的各种雷达科学载荷的探测任务、参数设计、工作原理和探测结果，展望了在未来利用表层穿透雷达进行月球和深空探测的发展趋势。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2018-05-28 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 极低频( )是现代天文观测一个十分重要的频段，通过极低频探测可以开展太阳爆发、恒星形成、星系演化、宇宙早期状态等重要研究。但是对于频率低于10~20MHz的信号而言，由于地球电离层的反射或严重失真影响，以及地球上存在着低频无线电干扰源，无法对该频率范围内的信号进行探测研究。月亮背面是开展低频射电观测的一个独特的平台，相比于地球来说是一个得天独厚的理想环境。对具有代表性的极低频射电望远镜进行了调研，就极低频天文观测的科学意义、发展现状和相关技术做一个回顾性总结。在可预见的未来几年，我国嫦娥4号搭载的极低频射电频谱仪将是世界上最重要的低频观测设备之一，本文也对该设备进行了初步介绍。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-10-11 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 从20世纪开始月球探测成为人类太空探测的重要内容，月球探测的手段越来越多样化，探测的分辨率越来越高，探测的区域也逐渐由全月转变为局部。月球的南北极区由于特殊的地理条件存在大面积的永久阴影区，因此一直以来备受国内外学者的重视。介绍了目前国内外对月球极区探测在光学影像、数字高程、水冰以及亮度温度等方面取得的重要科学成果，并且介绍了探测设备的参数，为我国正在开展的月球探测提供参考和建议。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-10-11 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 时域脉冲机制雷达广泛应用于地球探测、月球与深空探测等领域，研究雷达的探测深度有利于分析目标是否在雷达探测范围内。传统的计算方法大多基于经典雷达传输方程，在实际计算时，需要对地下介质结构以及介质特性做先验性假设，进而给出理论的穿透深度。为了克服传统计算探测深度方法的局限性，给出了一种新的计算方法，该方法不需要对探测介质做先验假设，直接从雷达实测数据出发，通过计算雷达数据间的相关性，给出雷达的探测深度。给出了两种具体的计算方法，一种为结合子波形式，另一种是利用道相关形式。分别对两种方法进行了介绍，并通过仿真验证了两种方法在计算雷达穿透深度时的有效性，同时分析了两种计算方法存在的局限性，该研究为后期处理时域脉冲雷达穿透深度问题提供了解决方法。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 月基低频天线是近年来射电天文技术领域的研究热点之一。由于地球电离层的屏蔽，频率在30 MHz以下的电波在地面上难以有效观测。月球表面尤其是月球背面被证实是进行低频射电天文观测的绝佳地点。通过对国内外月基低频天线研究现状的调研，阐述了月基低频天线相较地基低频天线在低频射电观测上的优势，介绍了月基低频天线国内外研究的现状，详细论述了国家天文台月球与深空探测重点实验室的交又偶极子阵列天线设计方案。利用电磁仿真软件HFSS对该阵列天线进行了建模和仿真，给出了仿真结果。仿真结果表明，交又偶极子阵列天线具有较高的增益，方向性较好，具有分辨来波方向的能力。最后介绍了月基低频天线的关键技术，为了满足航天器有效载荷小型化、轻量化、可折叠的设计要求，给出了交又偶极子阵列天线单元的一种卷尺型设计方式。
分类： 天文学 >> 天文学 提交时间： 2017-09-26 合作期刊: 《天文研究与技术》
摘要： 大量火星地貌及表面物质成分的研究表明火星上曾经存在地表水，而目前已探测到的火星上的水广泛存在于极区冰盖和次表层中。近十二年来，欧洲火星快车上搭载的火星次表层和电离层探测先进雷达和美国的火星勘测轨道器上搭载的浅表雷达已经开展了对火星次表层的探测和研究，并取得了一系列科学成果。火星次表层记录着火星形成与演化的重要历史信息。对火星次表层的探测和研究，可以为了解火星的物理特性和构造组成，探寻火星生命，研究火星的地质演化历史提供科学依据。综述目前利用雷达对火星次表层进行的探测和研究，介绍了雷达探测的原理与方法，总结了已取得的科学成果，并展望未来的火星探测雷达。
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