光学观测与微波辐射模拟对月壤厚度的反演

摘要

由月球正面的光学反照率,根据颗粒表面分光反照率的几何光学模型,计算月球正面FeO+TiO2含量的分布.根据月球正面数字高程(DEM,digital elevation mapping)与FeO+TiO2含量之间的统计关系,由月球背面DEM构造月球背面的FeO+TiO2含量分布.由整个月球表面的FeO+TiO2含量分布,计算月球表面介电常数的分布.依据月球表面温度分布以及由DEM对应构造的月球表面月壤厚度,由起伏逸散定理,模拟计算了3,7.8,19.35,37GHz四个通道平行分层月壤微波辐射亮度温度的月球表面分布.以此模拟分布为理论观测值,提出三通道-两通道相结合的月壤厚度反演方法.当FeO+TiO2含量较低,各通道辐射亮度温度有差异时,采用三通道方法反演月壤厚度;当FeO+TiO2含量过高,使得高频7.8,19.35,37GHz的辐射亮度温度由于饱和而趋于相同时,采用两通道方法反演月壤厚度.若金属含量过高,而可能使四个通道辐射亮度温度都不易区分时,由FeO+TiO2含量可以确定出月壤厚度的下限值.为现有的多通道微波探月提供一个可行的月壤厚度反演方法,也有助于月球表面辐射亮度温度的定标与验证.