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基于光照和坡度约束的月球南极着陆选址分析
Lunar South Polar Landing Area Selection Constrained by Illumination Conditions and Slopes

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刘丹 1   甘红 1   魏广飞 1,2 *   邱昱霄 3   万李明 4,5   李雄耀 2,4  
文摘 月球两极永久阴影区富含的水和其它挥发分是研究月球和太阳系早期物质演化的重要手段,也是未来基地建设资源原位利用的重要来源。基于20 m/pixel分辨率的地形数据,计算了南极点附近15 km × 15 km区域2026年的光照率和坡度,提出了采用精细网格划分研究区并以光照率和坡度作为工程约束的方法,得到了潜在着陆区的分布和面积随约束条件变化的规律。采用该方法进一步分析了南极88:5°S以上区域60 m/pixel分辨率的光照率和地形数据,得到了8个潜在着陆区,其中有3个分布在“沙克尔顿”(Shackleton)撞击坑坑缘、2个分布在“德·杰拉许”(de Gerlache)撞击坑坑缘、2个分布在前两个撞击坑相连的山脊、1个分布在Shackleton与“斯莱特”(Slater)撞击坑相连的山脊,为未来工程探测选址以及基于更高分辨率地形数据开展目标区域着陆点的选择提供参考。
其他语种文摘 Lunar water and other volatiles in permanently shadowed regions are not only key elements to studying the early history of the Moon and solar system, but also important sources for in-situ resource utilization for future lunar base construction. In this study, we compute the illumination rate of 2026 and slopes within a 15 × 15 km area near the lunar south pole based on the 20 m/pixel digital terrain model (DEM). We propose to use the illumination rate and slope to constrain landing area selection based on a finer map meshing within the study area and find that the distribution of potential landing areas varies with different constraints. We also extend the study area to polar regions (> 88:5°) based on the 60 m/pixel illumination rate map and DEM data. The result shows that there are 8 potential landing areas including three at the Shackleton crater rim, two at the de Gerlache crater rim, two at the ridge between the former two craters, and one at the ridge between the Shackleton and Slater craters. Our study provides candidates for future polar landing missions and a method for landing site selection from higher DEM data.
来源 深空探测学报(中英文) ,2023,10(5):544-556 【核心库】
DOI 10.15982/j.issn.2096-9287.2023.20220091
关键词 月球极区 ; 光照条件 ; 坡度 ; 着陆区 ; 沙克尔顿撞击坑
地址

1. 深空探测实验室, 合肥, 230026  

2. 中国科学院比较行星学卓越创新中心, 中国科学院比较行星学卓越创新中心, 合肥, 232001  

3. 成都理工大学地球科学学院, 成都, 610059  

4. 中国科学院地球化学研究所月球与行星科学研究中心, 贵阳, 550081  

5. 中国科学院大学资源与环境学院, 北京, 101408

语种 中文
文献类型 研究性论文
ISSN 2096-9287
学科 航空、航天技术的研究与探索
基金 国家重点研发计划 ;  中国科学院类地行星先导专项B ;  国家自然科学基金
文献收藏号 CSCD:7591966

参考文献 共 23 共2页

1.  张熇. 月球南极探测着陆工程选址建议. 深空探测学报(中英文),2020,7(3):232-240 CSCD被引 16    
2.  李雄耀. 极区月壤和水冰形成演化机制及物理特性研究. 深空探测学报(中英文),2022,9(2):125-135 CSCD被引 1    
3.  Li S. Direct evidence of surface exposed water ice in the lunar polar regions. Proceedings of the National Academy of Sciences,2018,115(36):8907-8912 CSCD被引 33    
4.  贾瑛卓. 月球水冰探测. 深空探测学报(中英文),2020,7(3):290-296 CSCD被引 9    
5.  吴伟仁. 月球极区探测的主要科学与技术问题研究. 深空探测学报(中英文),2020,7(3):223-231 CSCD被引 20    
6.  裴照宇. 月球探测进展与国际月球科研站. 科学通报,2020,65(24):2577-2586 CSCD被引 59    
7.  甘红. 基于嫦娥7号探测任务概念设计的月球南极光照条件和电场环境研究. 中国科学:物理学力学天文学,2020,50(1):1-14 CSCD被引 1    
8.  Bickel V T. Peering into lunar permanently shadowed regions with deep learning. Nature Communications,2021,12(1):5607 CSCD被引 1    
9.  Barker M K. Improved LOLA elevation maps for south pole landing sites:error estimates and their impact on illumination conditions. Planetary and Space Science,2021,203:105119 CSCD被引 7    
10.  Williams J P. Seasonal polar temperatures on the Moon. Journal of Geophysical Research: Planets,2019,124(10):2505-2521 CSCD被引 15    
11.  Mazarico E. Illumination conditions of the lunar polar regions using LOLA topography. Icarus,2011,211(2):1066-1081 CSCD被引 19    
12.  Lemelin M. Framework for coordinated efforts in the exploration of volatiles in the south polar region of the Moon. The Planetary Science Journal,2021,2(3):103 CSCD被引 1    
13.  Heldmann J L. Site selection and traverse planning to support a lunar polar rover mission:a case study at Haworth Crater. Acta Astronautica,2016,127:308-320 CSCD被引 4    
14.  Djachkova M V. Selection of Luna-25 landing sites in the South Polar Region of the Moon. Solar System Research,2017,51(3):185-195 CSCD被引 10    
15.  Inoue H. Spatio-temporal path planning for lunar polar exploration with robustness against schedule delay. Transactions of the Japan Society for Aeronautical and Space Sciences,2021,64(6):304-311 CSCD被引 2    
16.  Speyerer E J. Optimized traverse planning for future polar prospectors based on lunar topography. Icarus,2016,273:337-345 CSCD被引 4    
17.  Kloos J L. The temporal and geographic extent of seasonal cold trapping on the Moon. Journal of Geophysical Research:Planets,2019,124(7):1935-1944 CSCD被引 1    
18.  张立华. 月球中继通信卫星系统发展综述与展望. 深空探测学报(中英文),2018,5(6):497-505,568 CSCD被引 7    
19.  周文艳. 月球极区探测轨道设计. 深空探测学报(中英文),2020,7(3):248-254 CSCD被引 2    
20.  熊亮. 月球南极中继通信轨道仿真分析. 深空探测学报(中英文),2020,7(3):264-270 CSCD被引 3    
引证文献 3

1 王汇娟 月基紫外-光学-红外天文观测站点选取方法研究 空间科学与试验学报,2024,1(1):33-39
CSCD被引 0 次

2 苏秀中 月球南极区域不同高度光照条件计算方法及其在着陆点选址中的应用 航天器环境工程,2024,41(4):397-403
CSCD被引 0 次

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