月面冯·卡门撞击坑的着陆选址和科学探测目标浅析

冯·卡门(Von Kármán)撞击坑位于月球背面南极-艾肯(South Pole-Aitken,SPA)盆地中部,是中国"嫦娥4号"计划的优先级较高的探测目标。对该撞击坑的着陆和探测,有助于揭示月球形成和演化的一些关键问题,在月球科学研究中具有重大的意义。论文概要总结了冯·卡门撞击坑的研究意义和科学价值:结合LRO卫星LOLA数据、Clementine UV-VIS数据、GRAIL数据、"嫦娥2号"卫星CELMS等数据,简要分析了冯·卡门撞击坑的地形、成分、深部结构和亮温分布等特征及其科学意义:结合这些研究成果和前人对冯·卡门撞击坑的研究期望,提出了3个预选着陆区和可能的科学发现。

基于图像位移叠加方法探测暗弱小行星

为了提高对太阳系内暗弱小天体的探测能力,将位移叠加方法应用于时序光学图像的处理,提高了暗弱小行星的识别效率.通过试位法预估动目标的视运动速度,确定动目标的存在性,进一步根据目标星象特征判据(信噪比和星象伸长率)迭代确定动目标的精确位置.将位移叠加方法运用在近地天体望远镜同一天区连续曝光的多幅图像的处理中,成功探测到暗于21 mag的单帧不可见动目标,验证了图像位移叠加方法探测暗弱动目标的可行性.

随机森林算法实现小行星分类

随着小行星光谱和测光数据不断增加,以此为基础已有多种分类方法对小行星进行分类.使用随机森林算法对Sloan Digital Sky Survey(SDSS)Moving Object Catalogue(MOC)的观测结果进行小行星分类.根据小行星g、r、i、z 4个波段的星等,结合Tholen、Bus、Lazzaro、De Meo等人已有的分类工作和主成分分析,对多达48642颗的小行星进行了分类,实现了大数据集的小行星类别判定,把这些小行星分为8个类别(C、X、S、B、D、K、L和V).

利用修正高斯模型分析Q型近地小行星表面矿物光谱特征

利用Sunshine等人基于实验室标准矿物光谱提出的修正高斯模型(Modified Gaussian Model,MGM),对8颗Q型近地小行星的反射光谱进行分析,得到了所研究的Q型小行星表面主要矿物是斜方辉石和单斜辉石的结论,估算了单斜辉石的丰度,对3753号小行星呈现出的表面单斜辉石丰度很低的现象进行了分析.

一种新型月球地形自动识别迭代算法

针对现有月球地形自动识别算法的识别率和精确度较低的问题,提出一种结合CCD图像和DEM数据信息,自动识别月球地形的动态分块迭代算法,实现了识别率和识别精度的双重提高。新算法提取CCD和DEM数据中月表地形的不同特征来构建图像子块的特征向量,再对特征向量聚类区分月球地形。算法根据输入图像的精度决定初始子块尺寸,提取子块的特征向量后聚类区分月海、月陆。每轮输出分类可信度高的子块结果后,会对分类结果可信度较低的子块进行细分,对细分后的子块重新提取特征向量并再次聚类分类,直到迭代算法终止。新算法已在三个典型的月面区域:虹湾(SI)、H010和危海(Crisium)区域进行了测试,试验结果与现有的地形分块识别算法相比,新算法的识别率和相关kappa系数均优于已知的自动识别算法结果。

模拟月尘对大鼠心率变异性及系统炎症的影响

目的探讨模拟月尘(lunar dust simulant,LDS)对大鼠心率变异性(heart rate variability,HRV)及系统炎症损伤的影响。方法24只大鼠随机分为对照组(Con),LDS低(0.35mg/只大鼠)、中(1.05mg/只大鼠)、高(3.15mg/只大鼠)3个剂量组,通过气管滴注染毒法建立模拟月尘损伤模型。记录大鼠心率和心率变异性(heart rate variability,HRV)变化,并观察大鼠心脏结构病理变化和血清中炎症因子变化。利用qPCR和Western blot法检测大鼠心脏组织中内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)、诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)和细胞间黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)基因和蛋白表达水平。结果与对照组相比,在中、高剂量暴露组中心率明显降低,HRV明显改变(P<0.05,P<0.01)。HE染色显示心脏病理特征随LDS剂量的增加而增强,血清检测结果表明系统炎症因子水平增加(P<0.05,P<0.01)。LDS3个剂量暴露组心脏组织iNOS表达明显上调,中、高剂量组ICAM-1表达明显上调(P<0.05,P<0.01)。结论 LDS暴露导致系统炎性病变,影响自主神经功能。同时,LDS可激活血管内皮细胞,损害内皮功能,具有导致心血管疾病的潜在风险。

“新视野号”探测冥王星及柯伊伯带综述

迄今为止飞得最快的航天器、人类发射的第一个冥王星探测器——"新视野号",经过约9年的行星际旅行,于2015年1月15日抵达距地球约47亿千米的冥王星附近,开始探测冥王星、冥卫、以及它们所处的柯伊柏带其他天体。柯伊柏带是1992年才发现的太阳系新大陆,虽然冥王星已被重新定义为矮行星,却从一颗颇具争议的行星成为数千颗冰冻小天体的"领头羊"。本文介绍了"新视野号"的科学目标和有效载荷,分析了"新视野号"采用的探测器长期休眠、木星借力、太空核能等关键技术,探讨了冥王星和柯伊柏带探测的意义。作为太阳系的冷库,柯伊伯带天体保留着太阳系形成时的原始状态,对它的探测,有助于揭示太阳系行星形成时的关键环节。"新视野号"也可能发现新的太阳系行星,其成果将有助于我们更深入地认识太阳系。

基于JUNO卫星WAVES仪器波动数据的木星磁层哨声波分析研究

等离子体波的空间分布在木星磁层高能电子动力学过程中起着重要的作用.现有大多数对木星磁层哨声波的观测仅限于|λ|≤15°的磁纬范围内,但是最新的JUNO卫星WAVES仪器提供的波动数据使得更高纬度、更广区域范围内的等离子体波动分布研究成为可能.本文通过对JUNO卫星WAVES仪器数据进行分析处理,详细研究了木星磁层哨声波的空间分布特性.观测表明,存在位于高LJ、高磁纬的木星磁层哨声波,它们广泛分布于距木星中心距离35～75个木星半径、磁纬为|λ|≤30°的空间区域.分析研究发现,WAVES仪器观测的木星磁层哨声波幅度一般为几个pT,远小于地球磁层哨声波的强度.木星磁层哨声波幅会随着LJ的增大缓慢增加,也会随着磁纬的减小趋向平缓变化.基于以上观测事实,本文利用指数幂函数分别拟合得到木星磁层哨声波幅随LJ和磁纬变化的经验模型.该模型将有助于精确理解哨声波对木星磁层高能电子动力学过程的重要影响.

β^-衰变中容许跃迁和禁戒跃迁的衰变规律

在考虑容许跃迁和禁戒跃迁的基础上,对远离β稳定线附近原子核的β^-衰变寿命进行了系统的研究,发现对于远离β稳定线的原子核的β^-衰变寿命,其容许跃迁和禁戒跃迁寿命(T_(1/2))与母核的质子数和中子数之间存在指数规律.利用这个规律,计算了β^-衰变中的容许跃迁和禁戒跃迁(包括一级禁戒跃迁和二级禁戒跃迁)的衰变寿命,理论计算结果与实验值符合得很好.在此基础上,对于一些核素的β^-衰变寿命进行预言,这对于核物理和天体物理中β^-衰变研究具有重要意义.

磁尾中交换不稳定性所产生偶极化锋面的动力学特性研究

本文利用考虑了Hall效应和有限Larmor半径(FLR)效应的磁流体数值模拟研究了在离子惯性长度/离子Larmor半径尺度内偶极化锋面的动力学特性.偶极化锋面由磁尾近地区域中由于热压尾向梯度和磁场曲率力不平衡所引起的交换不稳定性自洽产生.数值研究表明,偶极化锋面是切向间断,在相对该锋面结构静止的参考系中等离子体穿过偶极化锋面的法向速度为零.Hall效应主要影响与偶极化锋面的切平面相正交的电场,使得锋面切向电流增大,同时产生锋面结构不对称.研究表明离子在Larmor半径尺度产生的FLR效应可导致锋面结构的大尺度漂移运动.由FLR效应产生的离子磁化流速在偶极化锋面的日下点处指向昏向,锋面后区域的速度晨向分量增长,从而导致整个锋面结构向晨向漂移.

基于LOLA数据的冯·卡门地区地形特征分析

冯·卡门(Von Kármán)撞击坑位于南极-艾肯(South-Pole Aitken,SPA)盆地西北部,为"嫦娥4号"的预选着陆区。本文基于LRO卫星LOLA数据,分别采用最大平均值法、均方根高程法和盒维数法,得到并分析了冯·卡门地区的坡度、粗糙度和分形维数等地形参数信息。结果表明:冯·卡门撞击坑的海拔低,其中坑底最南部海拔最低,其余地区海拔相对较高;冯·卡门撞击坑内存在很多小的撞击结构:冯·卡门撞击坑平均坡度为1.3°,小于2°的地区约占盆地底部面积的85%;粗糙度值小于20 m的区域占95.1%;整体上有较大的分形维数。上述结果说明冯·卡门撞击坑整体上地形起伏小,结构稳定。统计结果表明:冯·卡门撞击坑南部、东南部及西北部地区都有较小的坡度、粗糙度值和较大的分形维数值,可满足探测器的着陆要求。与"嫦娥3号"着陆区地形的对比表明,冯·卡门撞击坑内部的地形条件要优于"嫦娥3号"着陆区。

火星Evros Vallis与塔里木盆地开都河流域河网形态和水文特征比较

从比较行星学的角度,开展火星典型河网和地球类比区河网对比研究,对深入理解火星表面河网产生、发展和消亡的时空演变过程,甚至对探索火星古老生命遗迹均具有重要意义。分别基于MOLA和ASTER GDEM高程数据,提取了火星Evros Vallis和新疆塔里木盆地开都河流域的河网水系,定量计算并比较了各级河流平均长度、各级河流平均弯曲系数、河网密度、河道密度、河道比降、河网分维数等河网形态与水文特征参数。结果显示:(1)Evros Vallis流域各级河流平均长度是开都河流域长度的1.4—2.5倍,说明Evros Vallis流域河流的规模普遍较大;(2)Evros Vallis流域各级河流平均弯曲系数为1.19,为平直河流;开都河流域各级河流平均弯曲系数均值为1.35,为弯曲河流;(3)Evros Vallis和开都河流域的河网分维数分别是1.63和1.70,表明这两个流域的地貌发育均处于幼年期刚刚结束,壮年期才开始的阶段,但前者的河网密度和河道密度均远小于后者,说明其整体发育程度小于后者;(4)Evros Vallis干流纵剖面整体呈现下凹趋势,河道相对平缓,比降为1.63‰;整个开都河干流的河道比降为3.74‰,其纵剖面整体形态可划分为两部分,河源这一段为下凹型,河道较平缓,比降为2.54‰,河口这一段为上凸型,河道较陡峭,比降为5.18‰。Evros Vallis的流域形态与水文参数与地球上自然形成的流域的形态与水文特征参数非常相似,并且其干流河道内还能观察到心滩等典型河流地貌、河流干涸过程中形成的泥裂以及表明水/冰曾存在的壁垒撞击坑,这些特征强烈显示该流域是长期水流冲刷侵蚀形成。