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  1. 月表中子与辐射剂量探测仪

    文章作者:管理一号 | 2019-03-22
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    2019年1月3日10时26分,嫦娥四号勘探器自主着陆在月球反面南极-艾特肯盆地内的冯•卡门碰击坑内,完成了人类勘探器初次在月球反面软着陆。嫦娥四号带着了很多先进的勘探仪器,这些仪器中除了咱们比较了解的各种相机,还包含几台能用于空间环境勘探的仪器。今日,咱们就来给咱们说一说这些特别的仪器和它们要观测的物理现象。

    月表中子与辐射剂量勘探仪

    人类对太空的探究活动一直面对高能辐射的要挟,1958年,美国的第一颗人造卫星—Explorer I卫星研讨组的Ernie Ray就宣?#21058;?#36825;样的感叹:“My God, space is radioactive!(天哪,太?#31449;?#28982;是放射性的!)”。通过几十年的勘探研讨,人们对地球邻近的高能辐射环境已经有了适当的了解,但月球外表的辐射环境与地球邻近的辐射环境有很大的不同,月球外表没有稠密的大气,磁场也十分弱小,因而太空中的世界射线会直接炮击月表的岩石和月壤,世界线粒子与月表物质发作核反应会释放出中子、γ射线等具?#26143;?#31359;透力的粒子,尤其是中子,其辐射质量因子高于质子、电子和光子,对航天?#26412;?#26377;很大的危害性。

    图1 月表辐射环境示意图(作者自绘)

    嫦娥四号上带着的月表中子与辐射剂量勘探仪,由我国和德国联合研发,安装在着陆器上,不仅能勘探着陆区的中子和辐射剂量,还能勘探太阳迸发发生的质子、电子和α粒子。该勘探仪有助于科学家们对月表辐射环境进行评价,为未来载人登月及月球基地的辐射防护供给根据,一起,该仪器可以直接勘探到来自太阳的能量粒子,用于研讨太阳风暴的原因、高能粒子传达规则等。 

    图2月表中子与辐射剂量勘探仪

    低频射电频谱仪

    所谓射电其?#24403;?#26159;常见的无线电波,咱们在家里就可以用短波收音机收听到十分悠远的当地、乃至地球另一端宣布的无线电信号,是因为在地球大气上层(60公里以上)存在电离层,电离层中的大气处于部分电离和彻底电离状况,会反射或吸收?#24503;式系?#30340;无线电,短波信号可以在电离层与大地之间来回反射,然后传达很远的间隔。

     图3 电离层与无线电传达示意图

    电离层尽管可以给地球带来通讯的便当,却也阻断了电离层外的低频无线电向地上的传达。来自太阳及其它世界天体宣布的低频电磁波信号被地球电离层遮挡,无法抵达地球地上,要勘探它们只能在太空环境中进行,而月球反面因为阻挡了来自地球的各种天然及人工电磁辐射搅扰,这儿的电磁环境十分洁净,是十分抱负的低频射电观测方位。

    嫦娥四号使命中的低频射电勘探仪有两台,一台由我国独立研发,安装在嫦娥四号着陆器上(图4),另一台由我国和荷?#21058;?#21512;研发,安装在中继星“?#30331;?rdquo;号上(图5)。两台设备互相配合,可以对太阳、地月空间及世界天体的各种射电现象进行观测和研讨,尤其是太阳迸发时,使用低频射电观测,可以观测而且追寻太阳迸发活动的整个进程,这对研讨日地空间的气候效应,构建模型预告太阳?#21482;?#20107;情等有很大协助。

    图4 嫦娥四号着陆器上的低频射电频谱仪

     图5 中继星“?#30331;?rdquo;上的低频射电勘探仪

    月表中性原子勘探仪

    太阳继续不?#31995;南?#20116;湖四海“吹”出超声速带电粒子流,被称为太阳风。因为月球没有磁场、大气层的维护,太阳风可以直接“吹”到月球外表上,太阳风中的质子和离子效果到月壤外表会反射和溅射出能量中性原子(Energetic neutral atom,简称ENA)和其他粒子。一起,光照会导致月表充正电荷,?#22756;?#23376;领会导致月表充负电,在月面阴阳交界处静电力会抛起月尘,所有这些抛出、溅射和反射出的物?#39318;?#25104;了月球的逃逸层(图6)。科学家需求搞清楚月球逃逸层构成进程中各种机制的效果巨细,这关于研讨太阳系中许多与月球相似的星体(如水星、小行星等)具有重要意义。

    图6 月球逃逸层示意图(作者自绘)

    嫦娥四号带着的月表中性原子勘探仪,由我国和瑞典联合研发,安装在月球车“玉兔”二号上,用来丈量太阳风和月表相互效果之后发生的中性原子。曩昔人类对月球中性原子的勘探都是在环月轨迹或地上上展开的,嫦娥四号将在月表巡视区直接丈量中性原子,可以说是人类探月史上初次在月表展开中性原子勘探。

    图7 月表中性原子勘探仪

    预告中心为嫦娥四号使命保驾护航

    对空间环境进行勘探研讨是嫦娥四号使命重要的科学方针之一。但嫦娥四号带着的这些先进的勘探仪器及嫦娥四号自身都面对恶劣空间环境的要挟,而针对太阳迸发等活动的勘探也需求空间环境预告的支撑,中科院空间环境预告中心将继续为嫦娥四号使命供给及时精确的空间环境预告信息,为嫦娥四号使命保驾护航。

     

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