模拟月壤研制与月壤的微波辐射特性研究

嫦娥一号绕月探测卫星上将搭载一台四通道的微波探测仪(3. 0 GHz、7. 8 GHz、19. 35 GHz、37 GHz)。利用其测量到的月球微波辐射亮度温度,反演月壤 厚度并评估月球的氦-3资源量是嫦娥一号卫星的四大科学目标之一。本文主要包 括模拟月壤的研制和月壤微波辐射特性的研究,是对月球微波辐射探测的预先研 究。 (1) 详细概述了月壤的形成与演化、化学和矿物组成、物理力学性质等; (2) 模拟月壤的研制是嫦娥工程顺利开展所必需的基础设施建设项目,本 文首次提出了系列化模拟月壤的研制设想和基本方案; (3) 成功研制了CAS-1模拟月壤,岩石学、矿物学和地球化学的对比表明, CAS-1模拟月壤与Apollo 14登月点月壤相似。并测量了其基本的化学和物理力 学性质供样品使用单位参考; (4) 首次提出应用聚乙烯稀释法和Lichtenecker介电混合公式,在谐振腔 微扰系统上测量干燥岩石或矿物复介电常数的方法,该方法具有操作简单、所需 样品量少、测量精度高等优点; (5) 利用同轴终端法系统测量了1-20 GHz模拟月壤、模拟月岩的复介电 常数,研究其随颗粒粒度和(%TiO2+%FeO+%Fe2O3) 含量的变化规律,并比较 其与地球红土的差异; (6) 在对月球物质的复介电常数进行详细研究的基础上,探讨了月壤的微 波辐射特性,并估算了Apollo和Luna登月点的微波辐射在月壤中的穿透深度。