月球動力學(xué)專輯

平勁松

(中國科學(xué)院國家天文臺月球與深空探測重點實驗室,北京100012)

序

月球動力學(xué)專輯

平勁松

(中國科學(xué)院國家天文臺月球與深空探測重點實驗室,北京100012)

盡管學(xué)界普遍認為:由于月球的體積相對較小,所以比地球和火星的冷卻速度快許多;甚至認為早在20億年前,月球上成規(guī)模的火成活動已經(jīng)停止。然而,多年來的探測和研究結(jié)果以及目前仍然發(fā)生在月球上的動力學(xué)活動,如:頻度不低的不同深度的月震、月球激光測距揭示的月球自轉(zhuǎn)不均勻變化以及內(nèi)部熾熱的核幔邊界存在的巨大的潮汐加熱和耗散,這些動力學(xué)過程有力地支持了月球仍然活著這一觀點。并且對于月球而言,來自地球和太陽的潮汐作用也許是主導(dǎo)目前月球內(nèi)部動力學(xué)過程的關(guān)鍵因素。未來的月球探測中,借助對月球自轉(zhuǎn)變化以及潮汐的高精度探測,將有機會更清晰地揭示月球深部的構(gòu)造和動力學(xué)演化特征。

10年來,繼中、日、印、歐、美的新一輪繞月探測之后,中國于2013年成功發(fā)射了“嫦娥3號”月球著陸器和“玉兔號”月球車,對月球表面和前表層進行就位探測,并搭建月面天文臺,開展月面天文觀測。在“嫦娥3號”探測任務(wù)中,基于優(yōu)化的DOR下行信號設(shè)計理念,中國科學(xué)院聯(lián)合衛(wèi)星測控系統(tǒng)實現(xiàn)了從地球上對地球以外另一個星體上的兩個探測器厘米精度的相對位置測定,這在國際上尚屬首次。這次任務(wù)進一步驗證了無線電開環(huán)3向測速、微碼側(cè)音組合測距、相位測距技術(shù)。這些技術(shù)的成功驗證,預(yù)示著除了月球激光測距技術(shù)以外,更多的無線電波段高精度測量技術(shù)可以用于月球歷表的改進、月球物理天平動和潮汐的監(jiān)視測量,以及可以有更多的地面臺站參與對月球動力學(xué)的觀測研究。在月球行星遙感探測取得了巨大成就的今天,無線電波段高精度測量技術(shù)行星探測任務(wù)中CASSINI計劃的成功以及INSIGHT計劃的實施,預(yù)示著對月球行星內(nèi)部和月球行星動力學(xué)的探測將成為未來月球探測的重點方向之一。

基于上述背景,在中國科學(xué)院國際合作2014年度俄烏白專項中俄月球動力學(xué)合作研究項目、中國科學(xué)院月球與深空探測重點實驗室的支持下, 2014年6月2—6日,于中國科學(xué)院國家天文臺召開了俄烏白合作項目研討會暨嫦娥月球動力學(xué)科學(xué)討論會,來自國內(nèi)外的65位專家與代表參加了本次會議。研討會內(nèi)容涉及月球激光測距、干涉測量技術(shù)與應(yīng)用、月球自轉(zhuǎn)動力學(xué)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)、月球火成動力學(xué)、月球與行星遙感探測等方面。與會專家及代表認為:目前的月面反射器的分布范圍存在局限,有理由在月球正面邊緣區(qū)域設(shè)置分布范圍更廣的反射器網(wǎng)絡(luò);基于無線電發(fā)射和鎖相轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù),在月面設(shè)置更多的無線電信標;綜合多種技術(shù)推進月球動力學(xué)探測的發(fā)展。

在《深空探測學(xué)報》的支持下,本次會議所收集的部分精彩報告文稿以“月球動力學(xué)專輯”的方式出版發(fā)表。專輯在刊出中文版詳細摘要的同時,在線發(fā)表中英文對照版本,拋磚引玉,介紹我國月球動力學(xué)探測的研究和技術(shù)研發(fā)狀況,并展示國際上相關(guān)聯(lián)團隊的成果和進展。特別地,對使用近期的月面著陸器(如“嫦娥3/4號”“月球-全球/資源號”“月女神2號”)開展月球自轉(zhuǎn)動力學(xué)探測的可行性、實驗驗證以及預(yù)期的成果進行了分析展望。同時,以此為契機介紹追趕國際月球行星探測技術(shù)方法前沿的潛在“捷徑”,并探討對“活著的月球”進行探測的科學(xué)目標和意義。