月球激光测距精度的改进与绕月卫星双有效载荷计划概念
我国正积极进行探月计划.我们在2002年底提出了改进月球激光测距的空间计划概念.在本文中我们综述月球激光测距的现况和世界上正在进行的地面观测改进计划,并进一步评估我们提出的月球空间计划概念,探讨可行的探月有效载荷.自从1969年阿波罗计划(Apollo11)登月开始月球激光测距以来,过去35年里测距精度从早期的25cm提高到了现在的1.7cm,这一进展引发了基本物理、天体物理、地球物理和天文动力学等领域的一系列重要进展.目前,月球结构模型探讨的热点是月球中心是否具有液核.美国喷气推进实验室的月球激光测距模型认定月球中心具有液核,然而俄国和法国的月球激光测距模型认为并没有证据显示月球中心具有液核.因之,月球激光测距进一步的改进将对月球中心是否具有液核的问题给出较明确的判定.嫦娥1号探月卫星预定于2007年发射,有效载荷已进行初试;嫦娥2号探月卫星预定于2012年发射,正在规划有效载荷.我们评估我们先前提出的月球空间计划概念,精选出适合我国探月的月球激光测高测距双载荷计划.此双载荷计划包括(i)月球高度计(ii)月球激光测距接收器和定时器.月球高度计可准确地测绘月球的表面轮廓,对月球地质和月球化学的研究提供精确的数据.月球高度计并可准确地测定月面上放置的后反射镜的位置.月球激光测距接收器和定时器可以对地面激光站射出的双色激光进行准确的计时,对绕月轨道做精确的测定,连同绕月轨道的模型,可精确地测定月球的距离.月球轨道、月面后反射镜位置和月球轮廓精确的测定对月球动力学提供了重要的数据,应可彻底解决月球中心是否具有液核的问题.目前,法国和美国正在进行地面月球激光测距的改进工作;在2012年嫦娥2号探月卫星预定发射时,预估将可改进激光测月的精度至3mm;届时将可初步判定月球是否具有液核的问题.因之,探月卫星有效载荷能够进一步改进月球激光测距至1mm以及月球轮廓和月球动力学测定精度的提升是关键性的.本文分析论述能达到此精度的有效载荷,并讨论其在相关学科引起的创新性进步及其科学意义.
月球激光测距 月球运动 探月卫星 有效载荷 月球科学 相对论测试
倪维斗 李广宇 严俊 赵海斌
中国科学院紫金山天文台,210008 中国科学院国家天文台,100012
国内会议
哈尔滨
中文
411-416
2005-01-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）