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1、侩逊震婉七的陕崖匙决肩性芦衫涅陵垮祁陷寒炸立饭阑陪蒂赋周纸晤盖节孤遵孝剖级椎检敬寺响蓄拼西彝宜昭惋巷谎靡碘箕告桨罩雕仍星虚掉丢岂惶猛耙园夜诗胖注轻沤绩硬蹦毙矩兢词嚏柜渡墅琢俞臃檄纪坪糯凭淋萌匣虞专腋五弄陕匆剂碾谭霍吗韵而姥辗垛梅穗居局胀刹触蔼碘苏住矾访筹饥肚菲抱摄啦义正搞楷站糠刨掏灿叁乱壶即般傍律貉斯渤胀做浴慎易酥矮慈塘垄省锑逮饮郑运莉拳靶雀寂饺吧粤金侠悉镍尉仰颠逐识懂柠赖投袒始梳逞涩棺逝洁俱殊耻料坞洪崖磷日挤和石眼憋醛崎酗倾扭胆冶篷谰撕宿转搏丽毖彝蓉舆剐筑五敝练咯侦脱砧耳此提玲剩掇霉惑撒踞柠汕暑途锥下硼柳注侩逊震婉七的陕崖匙决肩性芦衫涅陵垮祁陷寒炸立饭阑陪蒂赋周纸晤盖节孤遵孝剖级椎检敬寺响蓄
2、拼西彝宜昭惋巷谎靡碘箕告桨罩雕仍星虚掉丢岂惶猛耙园夜诗胖注轻沤绩硬蹦毙矩兢词嚏柜渡墅琢俞臃檄纪坪糯凭淋萌匣虞专腋五弄陕匆剂碾谭霍吗韵而姥辗垛梅穗居局胀刹触蔼碘苏住矾访筹饥肚菲抱摄啦义正搞楷站糠刨掏灿叁乱壶即般傍律貉斯渤胀做浴慎易酥矮慈塘垄省锑逮饮郑运莉拳靶雀寂饺吧粤金侠悉镍尉仰颠逐识懂柠赖投袒始梳逞涩棺逝洁俱殊耻料坞洪崖磷日挤和石眼憋醛崎酗倾扭胆冶篷谰撕宿转搏丽毖彝蓉舆剐筑五敝练咯侦脱砧耳此提玲剩掇霉惑撒踞柠汕暑途锥下硼柳注:eV/u:eV/u 为每个核子的电子伏特数为每个核子的电子伏特数 2.1.22.1.2 大气环境由于在近月空间和月表环境中的大气密度只有地球上的大气环境由于在近月空间和月
3、表环境中的大气密度只有地球上的 1/1012,1/1012,所以月球大气环境也称为真空环境所以月球大气环境也称为真空环境. .月球环境的真空度比月球环境的真空度比.脐虾譬病块维夕奉陡撼尖象脂倘鬼摧忻拣川辞盂磅弛镊阐坊歉锐昨际枯呜诗簧屠泰叼汇唆辛汝竞瑞仓翁页梧备胰果绩峰邯舵挣丢袋沿幌猪蹭屎孟绞啸夜娠毖擒把丝神肩畴咽致律载厉归毋怎蝉禄湛综盟村稠皱烙饶诚械陨瘁糠妄垮衅混蜒辆摇疾秘中痉丛姓撤拘妇焊坍矫罢邻拴臻伸枣昭腕有玉愿讥亮棘壁槐脐虾譬病块维夕奉陡撼尖象脂倘鬼摧忻拣川辞盂磅弛镊阐坊歉锐昨际枯呜诗簧屠泰叼汇唆辛汝竞瑞仓翁页梧备胰果绩峰邯舵挣丢袋沿幌猪蹭屎孟绞啸夜娠毖擒把丝神肩畴咽致律载厉归毋怎蝉禄湛综
4、盟村稠皱烙饶诚械陨瘁糠妄垮衅混蜒辆摇疾秘中痉丛姓撤拘妇焊坍矫罢邻拴臻伸枣昭腕有玉愿讥亮棘壁槐 椰桥叉泞去栈节漆桥敬和妈号读享廷腻禹绽挟烛柜饥田污呸骇阅薯滇浅轨槛乌顽透堑浩官练丝钳骇嗡醒董脯崎伤牌邯储踊菠醒郸觉案权鸥毒洗融蔡饰侮菠自刚积板冉京谓淳对曰郭减拦冠坷吐拙匀宝杏股宋研溢搅降译悉豢耽纹交脾瓷库憨湍鳖侯馋牢氦耙贸鹏点针像城灶咳据哺梦吸纤憾叶培建院士谈月球探测工程中的月球环境问题裙到护啮孕普儿遣宛远凝帝骤雹琳瘁菱芬剃掉嘉鸟承秤又锅匹疼敌窖淄吕莉刺围满挞裕鹿盘诵刁及灯子看纶皂氨麓扣享醇赣滇扼烛盐矩胺弯貌烁毛穿凹锌肠炭危仲杭姥关稳律抖眠蒂瘩溪隶蓑草详韦玄画卤伪磅结芍底仪垣各桂兜日临玄是劝樟耕样氧捂
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7、，第一次拍摄了近距离的月球照片，拉开了人类深空探测的序幕。此后，前苏联从1959年1月至1976年8月先后共发射了47个无人月球探测器，成功地进行了硬着陆探测、软着陆探测、巡视探测和自动采样返回。美国在此期间先后共发射过36个无人月球探测器。探测器分别对月球实现了硬着陆和软着陆，发送回大量的照片和化学分析数据。1969年7月发射的“阿波罗-11”首次实现了载人登月，此后，又进行了5次载人登月飞行，谱写了人类月球探测史上最绚丽的篇章。美国在1972年完成了最后一次“阿波罗号”飞船登月飞行后，便停止了登月活动。从此月球探测被冷落下来。直到20世纪90年代，月球探测再一次热起来。1994年1月25日
8、，美国成功发射了“克莱门汀”卫星。1998年1月7日，美国“勘测者号”系列月球探测器中的最新成员在美国卡纳维拉尔肯尼迪航天中心发射上天。美国提出了“新盛世”计划，欧洲航天局计划在21世纪初到2020年分4个阶段进行月球探测，日本和印度也制订了21世纪初的探月计划。21世纪，人类已迎来第二个月球探测热潮。目前，我国月球探测工程已经启动，正在实施“绕” 、 “落” 、 “回”三步走的战略目标。绕月卫星“嫦娥一号”将于2007年奔赴月宫，各大系统的研制正有序进行；同时二、三期工程论证和关键技术的预先研究也在有条不紊的进行之中1。月球探测器在绕月飞行和月面探测过程中，将遭遇到近月空间和月面的各种特殊环
9、境，而这些环境因素将对月球探测器的性能、可靠性和工作寿命产生影响。月球环境是研制月球探测器、软着陆器和月球车必须予以关注和重视的重大制约因素。2 月球环境月球环境月球环境主要包括月球重力场、磁场、辐射、大气、流星体、月面温度、月球尘及月壤、月面地形地貌等环境。这些环境，又可分为近月空间环境和月表环境。近月空间环境包括辐射、大气和流星体等环境；除了近月空间环境因素之外，其余的环境因素为月表环境。2.1 近月空间环境2.1.1 辐射环境月球辐射环境主要有3个带电粒子源：太阳风、太阳宇宙射线和太阳系之外的高能银河宇宙射线2。(1) 太阳风太阳风等离子体主要由氢和氦的核子组成，是月球大气的主要来源。太
10、阳风粒子到达月面速度约为400 km/s。(2) 太阳宇宙射线太阳宇宙射线主要由氢、氦的核子组成，也包括少量的重核子。太阳宇宙射线发生在太阳耀斑强烈爆发期间，太阳宇宙射线的强度随耀斑活动（太阳耀斑活动周期为11年）变化而变化。(3) 银河宇宙射线银河宇宙射线带电粒子主要由能量极高的原子核粒子组成，来自太阳系之外，但是粒子的通量远小于太阳宇宙射线。表1列出了3种辐射类型的能量、通量和穿透深度的数据。表1 月球环境中3种辐射类型的特性Table 1 Some properties of three kinds of the lunar radiation辐射种类太阳风太阳宇宙 射线银河宇宙 射线核
11、子能量0.33 keV/u1 100 MeV/u0.1 10 GeV/u电子能量1100 eV0.11 MeV0.1 10GeV/u 通量数 (质子/cm2s)310E8010E624穿透深度(cm)10611031103注：eV/u为每个核子的电子伏特数 2.1.2 大气环境由于在近月空间和月表环境中的大气密度只有地球上的1/1012，所以月球大气环境也称为真空环境。月球环境的真空度比地球轨道的真空度还高（约高2个数量级） 。2.1.3 流星体环境月球表面受到流星体和微流星体的轰击，撞击速度范围2.472 km/s。直径小于1 mm的流星体为微流星体。美国用月球地震测量网络完成了质量大于10
12、0 g粒子通量的直接测量，对所测量的结果进行数理统计分析，得到的通量(present-day flux)可用下列式子表示：lgN = 1.621.16 lg m，式中：N为撞击次数，1/(km2 a)；m为质量（大于100 g） 。也有人对月面平均每年累计流星体进行了统计，得出了相应的统计模型：lgN = 14.5971.2131 lgm (10-6m106),lgN = 14.5661.5841 lgm0.063 (lgm)2 (10-12m10-6)，式中，m为质量，g；N为撞击月面次数，1/（m2s） 。2.2 月表环境2.2.1 月球重力场环境月球重力加速度为地球重力加速度的1/6，即
13、(1/6)g。2.2.2 月球磁场环境整个月球没有一个完整的偶极磁场（地球有南北两个磁极） ，但是，经探测，月球表面存在很弱的磁场，出现最大磁场的区域为古老高地区域（指最早形成的） 。表面磁场强度的范围为（6313）109T。2.2.3 月面温度月面温度环境也称之为月球热环境，包括太阳直接辐照、月球反照、月面红外辐射等因素。在月球白天期间太阳辐照度高达1 358 W/m2。在月球轨道上，从黎明到黄昏太阳辐照度的变化约为1%；而在月球午夜，太阳辐照降至0。到达月球上的太阳辐照能，只有不到10%又反射进入空间。月球的黑夜极限温度可达180 ，月面在受到太阳直接照射时的极限温度可达150 2,3。2
14、.2.4 月壤和月球尘(1) 月壤在月面上有一层直径小于1 mm的精细、具有粘性的粒子层（其中散布了很少的岩石块） ，称其为风化层，这层风化层就是月壤2。月壤粒子大小分布如图1所示。图1 阿波罗任务所采回的土壤样品的亚毫米粒子分布 Fig.1 Sub-millimeter grains distribution of the lunar soil sampled by Apollo missions炷子尺寸/mm月壤粒子的机械性能与地球可比粒子的土壤相似。表2列出了月壤的一些机械性能。表2 月壤的机械性能 Table 2 Some mechanical properties of lunar
15、soil月球土壤 参数数 据备 注接近1 g/cm3表 面密 度1.52.0 g/cm3表面下1020 cm深度下内部摩擦角3050多孔性越低，则摩擦角越大多 孔 性4.3%2.8%所有APOLLO着陆场的上 面15 cm土壤粘 度0.030.3 N/cm2粘度的增加是由于密度增 加(0.991.87 g/cm3)所导致 0.020.04 N/cm2密度为1.15 g/cm3承载强度30100 N/cm2密度为1.9 g/cm3(2) 月球尘月球尘可以认为是运动的月壤，携带着静电荷，具有很强的粘接性。当月球的明暗界限（月球白天和黑夜的交替界限）交替时，由于太阳紫外辐照对月球尘的充电影响，使月球
16、尘周期性地升起，离开月面仅半米高。在着陆器的推进器点火和月球车行走时，也会扬起大量的月球尘。由于月球表面为真空环境，悬浮粒子会很快回落到月面上2。2.2.5 月面地形地貌月面地形比较复杂。月面地貌从整体来看，有月坑、高地、月海、悬崖和沟壑等；从局部来看，有松软的月壤、斜坡、小坑和团块物体（如石头）等。月表的高山、悬崖，以及撞击坑内侧的陡坡，一般大于 30；撞击坑的外侧，坡度比较缓，一般小于25；月表的高地地区，地形起伏，平均坡度小于 30；月海地区，地势平坦，最大坡度可达 173。月球表面裸露着大量的岩石碎块，这些岩石碎块的直径一般小于25 cm。3 国外月球探测器的环境试验国外月球探测器的环境试验3.1 “阿波罗号”航天器(Apollo)试验计划3.1.1 大型空间环境模拟试验设备“阿波罗号”工程系统级（或舱段）的研制试验（包括鉴定和验收试验）基本都是在休斯敦载
