同波束VLBI在采样返回式多目标探测器精密测轨测位中的应用

同波束VLBI即用射电望远镜的主波束同时观测角距很小的两个探测器发出的巧妙配置的多频点信标,据此得到两探测器在两个测站间的误差为皮秒量级的差分相位时延.在月球卫星SELENE的两个小卫星Rstar和Vstar的测定轨中,利用40多分钟的同波束VLBI和测速测距数据数小时的短弧定轨精度已显著提高,而一年多的定轨结果表明弧长数天的长弧定轨精度已达10m左右,充分证明了同波束VLBI在多目标卫星精密测定轨中的作用.本文在介绍SELENE同波束VLBI观测、多普勒数据处理和定轨结果的基础上,以用于月球采样返回探测任务中的多目标探测器如轨道器、着陆器和返回器为例,给出各探测器搭载电波源的信标设计方案及设计原则,并分析S频段多频点同波束VLBI技术在轨道器和着陆器绕月飞行、着陆器月球软着陆、着陆器月球采样、返回器从月面上升、返回器多次变轨、特别是轨道器和返回器交会对接等各个测控段的高精度测定轨或测定位及月球重力场探测中的应用.

嫦娥一号绕月卫星对月球重力场模型的优化

月球重力场是揭示月球内部结构和物质组成的重要信息,探测月球重力场仍然是绕月探测任务中的重要科学目标之一.在已有月球重力场模型基础上,利用嫦娥一号探测数据,并结合"月女神"一号探测器、月球勘察者(LP)及早期月球探测器轨道跟踪数据,本文解算得到了高精度月球重力场模型CEGM02(100阶次),在CEGM01月球重力场模型基础上对模型进行了优化.对新模型的分析结果表明,嫦娥一号卫星轨道跟踪数据的融入,使得对月球重力场长波长部分的解算精度有显著提高,相比于SGM100h模型在5阶以内精度提高约2倍,在10阶以内有明显贡献,在20阶内都有贡献.初步判断这是由于嫦娥一号卫星轨道动量轮卸载的频度不足"月女神"的1/4,而同时轨道相对较高所导致.文中结合CEGM02和激光测月观测结果解算了月球平均转动惯量0.393446(±0.000006),对月球内部构造研究提供了更强的约束.