中国后续月球探测候选着陆区沙克尔顿撞击坑的光照及其风化层温度

Illumination and regolith temperature at China’s next candidate lunar landing site Shackleton crater

为探讨中国后续月球探测候选着陆区沙克尔顿撞击坑的光照和温度,利用NASA的SPICE系统估算了考虑地形遮挡的实时光照.结果表明,实时光照分布图与早期研究相似,证明本文算法合理.另外,文章还估算了巡视器可能移动期间的累积光照分布,发现沙克尔顿撞击坑的内壁光照占整个内壁的27%,表明巡视器可以在其移动期间接收充足的太阳辐射能量.为了稳定初始温度,利用估算的实时光照和通用的一维热扩散模型,连续估算了近20年的风化层温度,并以最后时刻的温度值作为后续研究时间段的初始值,后续研究时间从2023年7月20日至2027年5月8日.结果表明,永久阴影区的温度几乎保持不变,表明长时段连续估算温度,以末时刻的温度值作为后续研究时段的温度初始值,这样的温度稳定算法是合理的.结果同时表明,月表温度对瞬时光照非常敏感,而地底温度却更多地与累积光照有关,这种差异间接地反映了风化层低效的热传导特性.太阳辐射充足区的温度远大于水冰稳定的阈值(约112K),而永久阴影区的温度低至25K,该极端低温对巡视器具有一定的危害性.尽管如此,研究区域仍然存在温度适宜区域,其特点是表层较暖和而底部较冷,较冷的底部有助于水冰的保存.为了进一步确保月球车的正常移动,文章给出了这类温度适宜区域的分布图,发现这类区域不仅存在于撞击坑内壁,还存在于撞击坑的外部.考虑到适宜的温度和平缓的坡度,提出4个样品采集的优选位置.