一种月球极低轨道双星探测方法

本发明属于月球和行星科学观测领域，具体涉及一种月球极低轨道双星探测方法。

背景技术：

1、月球与行星科学研究的主要目标是理解太阳系内与系外行星、卫星、彗星的形成与演化，以及地外天体的探索和利用。月球是地球唯一的天然卫星，其形成和演化过程，以及地球与月球之间的相互影响，一直是月球和行星科学研究的焦点问题。通过对月球进行系统地探测和研究，有助于人类进一步开发和利用月球。

2、人类对月球的探测方式不断革新，从最初的环绕月球探测，到着陆月球探测，发展到当前的从月球表面采样返回探测。这些探测获得的数据和样品大大促进了我们对月球的认识。

3、这些探测任务大致分为两类，一类是绕月探测，轨道高度一般在100千米以上，另一类就是着陆到表面进行探测。到目前为止，近月空间，即月球表面至几十千米高度的区域，是所有月球探测任务缺失的一个区域，造成对外界环境与月球相互作用完整物理图像的认知困难。

4、因此，如何提供一种环月球极低轨道双星探测方法，实现完整的近月空间环境和多物理场参数测量，成为亟待本领域科学和技术人员亟待解决的重要技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，克服已有月球探测中无法准确获取近月空间物理场特征、无法获取准确描绘近月空间物质进出场景、无法刻画高精度月面形貌和物性特征的缺陷。

2、为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方法实现的：所述的探测方法是将配置了特定环境要素探测载荷的双星同时部署在同一条环月圆形轨道上；

3、所述的双星包括卫星ⅰ与卫星ⅱ；卫星ⅰ采用对月三轴稳定方式运行；卫星ⅱ采用轨道面内自旋稳定方式运行。

4、在一个方案中，高分辨率高光谱相机安装与卫星对月面一侧，可见-紫外波段月尘相机安装于卫星侧面，激光测距仪安装于卫星ⅰ面向卫星ⅱ的一面的下方；

5、所述的卫星ⅰ上包含三个磁场探测器分别为：磁场探测器ⅰ、磁场探测器ⅱ、磁场探测器ⅲ，三个磁场探测器分别通过对应的三个伸杆ⅰ、伸杆ⅱ、伸杆ⅲ安装于卫星ⅰ本体外部。

6、在一个方案中，所述的卫星ⅱ为圆柱体，搭载中性与等离子体分析仪、磁场探测器、波动探测器、电场探测器、激光测距仪；

7、中性与等离子体分析仪安装于卫星ⅱ的圆柱体侧面，

8、所述的卫星ⅱ包含三个磁场探测器分别为：磁场探测器ⅰ、磁场探测器ⅱ、磁场探测器ⅲ，三个磁场探测器分别通过对应的三个伸杆ⅰ、伸杆ⅱ、伸杆ⅲ安装于卫星ⅱ本体外部，

9、波动探测器通过伸杆ⅲ安装于卫星ⅱ本体外部，

10、所述的卫星ⅱ包含四个电场探测器分别为：电场探测器ⅰ、电场探测器ⅱ、电场探测器ⅲ、电场探测器ⅳ，通过对应的伸杆ⅰ、伸杆ⅱ、伸杆ⅲ、伸杆ⅳ安装于卫星ⅱ本体外部；

11、激光测距仪安装于于卫星ⅱ的圆柱体侧面，在卫星自旋过程中，在指向月面时，用于对月面进行高精度测距，在指向卫星ⅰ时，用于实现两颗卫星间的测距。

12、在一个方案中，所述的卫星ⅰ与卫星ⅱ轨道高度15千米，轨道倾角均为90º，两颗卫星之间的距离1千米。

13、在一个方案中，所述的双星在运行过程中，地球上的三亚非相干散射雷达根据预先测算的双星轨道数据，向月面发射无线电波，双星搭载的无线电接收机接收月面反射的无线电波，实现对月球的水冰的探测。

14、在一个方案中，所述的卫星ⅰ的激光测距仪调整指向，从对月面指向调整为对卫星ⅱ指向；卫星ⅱ在周期性的自旋过程中，向卫星ⅰ发送激光脉冲，或接收来自卫星ⅰ的激光脉冲，实现两颗卫星的精密测距，根据扰动星间相对速度，进行月球重力场反演。

15、在一个方案中，所述的卫星ⅰ与卫星ⅱ的时间分辨精度小于1秒。

16、在一个方案中，所述的磁场探测精度0.1 nt。

17、在一个方案中，所述的波动探测器频率范围0.1赫兹～500千赫兹。

18、在一个方案中，所述的电场探测器的电场探测精度1 mv/m，频率达到20 khz。

19、本发明有益效果：

20、（1）实现对近月空间光学辐射环境、粒子辐射环境、磁场、电场、重力场等信息。

21、（2）实现对月球大气和月尘空间分布的光学成像。

22、（3）同时获取高分辨率的全月面三维形貌、可见-近红外高光谱信息。

23、（4）通过接收雷达信号，获取月面水冰分布信息。

技术特征：

1.一种月球极低轨道双星探测方法，其特征在于：所述的探测方案将双星同时部署在同一条环月圆形轨道上；

2.根据权利要求1所述的一种月球极低轨道双星探测方法，其特征在于：所述的卫星ⅰ为立方体，卫星ⅰ搭载高分辨率高光谱相机、可见-紫外波段月尘相机、激光测距仪、磁场探测器、无线接收机；

3.根据权利要求1所述的一种月球极低轨道双星探测方法，其特征在于：所述的卫星ⅱ为圆柱体，卫星ⅱ搭载中性与等离子体分析仪、磁场探测器、波动探测器、电场探测器、激光测距仪；

4.根据权利要求1所述的一种月球极低轨道双星探测方法，其特征在于：所述的卫星ⅰ与所述的卫星ⅱ轨道高度15千米，轨道倾角均为90º，两颗卫星之间的距离1千米。

5.根据权利要求1所述的一种月球极低轨道双星探测方法，其特征在于：所述的双星在运行过程中，地球上的三亚非相干散射雷达根据预先测算的双星轨道数据，向月面发射无线电波，双星搭载的无线电接收机接收月面反射的无线电波，实现对月球的水冰的探测。

6.根据权利要求2所述的一种月球极低轨道双星探测方法，其特征在于：所述的卫星ⅰ的激光测距仪调整指向，从对月面指向调整为对卫星ⅱ指向；卫星ⅱ在周期性的自旋过程中，向卫星ⅰ发送激光脉冲，或接收来自卫星ⅰ的激光脉冲，实现两颗卫星的精密测距，根据扰动星间相对速度，进行月球重力场反演。

7.根据权利要求2所述的一种月球极低轨道双星探测方法，其特征在于：所述的卫星ⅰ与卫星ⅱ的时间分辨精度小于1秒。

8.根据权利要求2或3中任意一项权利要求所述的一种月球月球极低轨道双星探测方法，其特征在于：所述的磁场探测器精度0.1 nt。

9.根据权利要求3所述的一种月球极低轨道双星探测方法，其特征在于：所述的波动探测器频率范围0.1赫兹～500千赫兹。

10.根据权利要求3所述的一种月球极低轨道双星探测方法，其特征在于：所述的电场探测器电场探测精度1 mv/m，频率为20 khz。

技术总结本发明公开了一种月球极低轨道双星探测方法，所述的双星探测方法由两颗卫星组成，两颗卫星均位于同一条环月圆形轨道，轨道高度15千米，轨道倾角均为90º，两颗卫星之间的距离1千米左右。第一颗卫星采用三轴稳定方式运行，搭载高分辨率高光谱相机、可见‑紫外波段月尘相机、激光测距仪、磁场探测器、无线电接收机。第二颗卫星采用轨道面内自旋稳定方式运行，搭载中性与等离子体分析仪、磁场探测器、波动探测器、电场探测器、激光测距仪、无线电接收机。通过以上方法的实施，可以实现月表和近月环境与多物理场参数的高精度测量，促进月球科学研究。技术研发人员：魏勇,何飞,张辉受保护的技术使用者：中国科学院地质与地球物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/24