“嫦娥一号”对环形山起伏非均匀月表层微波辐射观测的理论建模分析

摘要

中国"嫦娥一号"探月卫星在世界上首次采用多通道微波辐射计垂直测量月球表面的微波热辐射,以期由多通道微波辐射亮度温度了解整个月球表面的微波辐射特征,进而反演月壤层厚度,估算月壤层富含的氦3含量.在该科学目标和技术条件下,讨论了月球表面微波辐射理论建模中月表粗糙面、温度廓线介质辐射、密集粒子散射等物理要素的影响.按照月表面环形山数目与形态的统计特征,数值构造环形山随机分布的月表面地形.由规则三角形网格对"嫦娥一号"微波辐射计空间分辨率量级的月表面地形数值剖分,来计算随机起伏粗糙月表面微波平均反射率与发射率.数值结果表明在"嫦娥一号"微波辐射计空间分辨率的条件下,环形山月表面可视为平表面建模.由具有相干势的准晶体近似讨论了月壤层密集颗粒的散射与吸收特性,及其月壤层有效介电常数的计算.用分层辐射传输方程推导具有非均匀温度廓线分布的月尘、月壤、月岩层微波辐射亮度温度,分析了各个物理参数对辐射亮度温度的影响.从而分析了"嫦娥一号"对月表面微波辐射观测的三层结构理论建模与参数选取.