中国自主木星冰卫星冰下液态海洋探测刍议

发布时间：2022-02-09 05:20

　　木星冰卫星（尤其是"木卫2"）在整个太阳系中有非常独特的探测价值,也是当前国际深空探测最前沿、最受关注的领域之一。在对国外相关探测技术归纳总结的同时,结合木星冰卫星冰下海洋探测的若干科学问题,次表层模型、温度廓线及探测深度、电离层的影响等方面,提供了几种木星冰卫星冰下液态水海洋探测的新思路,并给出了一些初步的系统框架设计和次表层介电特性仿真分析等结果。通过对新方法、新模式的探索,有望对我国自主木星冰卫星的次表层液态海洋探测起到良好的借鉴作用。 

【文章来源】：深空探测学报. 2019,6(06)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

REASON工作原理图

图1 REASON工作原理图表1为目前国外主要的行星环绕探测次表层雷达系统参数对比一览表。表1中除了2个木星冰卫星的探测计划之外，还包括了2个火星探测器：MARSIS和“浅层雷达”（SHAllow RADar,SHARAD）的系统参数。这些探测器的设计有若干共同之处，如信号形式均为线性调频信号，天线形式均为偶极子天线等，这些载荷之间也是互补的关系，如“火星探测雷达”中，SHARAD的载频和带宽较高，追求更高的分辨率，MARSIS的载频较低，且设计了多个频段，既增加了探测的深度，又能同时完成对火星电离层的探测。REASON和RIME的区别则主要体现在探测目标的分工上。前者以“木卫2”为主要探测目标，而后者以“木卫3”为主要探测目标。

可以考虑采用10 m波（HF频段）频段和10 m波和微波相结合的探测载荷配置（如图3所示），有许多优点：(1)HF频段尽可能探得深，到达冰、海交界面；(2)微波频段采取干涉合成孔径雷达高度计的前沿技术，实现高精度、高分辨率的表面高程、坡度和粗糙度测量，该体制的雷达高度计已在地球观测卫星Cryosat-2中得到了成功验证，特别适合于对大范围冰表面的观测[7];(3)该配置的最大优点是其为一个有机的系统，微波频段高度计对遥感目标表面高度的跟踪已是一项经过验证的可靠技术，可通过其高精度的实时高程估计值控制HF频段的工作时序，使其跟踪环路对微波频段随动，这样可以大大提高HF频段雷达捕获有效回波的成功率；(4)修正电离层延迟，电离层对电磁波的传输延迟和电磁波频率的平方成反比，通过双频体制很容易估算出木星冰卫星电离层中的离子含量，进而对其产生的延迟进行修正；(5)干涉合成孔径雷达高度计可以同时提供木星冰卫星表面高度和坡度的信息，这些信息对校正HF频段雷达中非天底杂波的影响非常有用。3.3 主被动相结合的探测

【参考文献】：
期刊论文
[1]2016-2030年中国空间科学发展规划建议[J]. 吴季,孙丽琳,尤亮,曹松,白青江,邹永廖,张伟.  中国科学院院刊. 2015(06)
[2]基于分层介质模型的HF雷达高度计火星回波仿真研究[J]. 徐曦煜,刘和光,杨双宝.  空间科学学报. 2015(06)
[3]双频雷达高度计电离层色散效应误差分析[J]. 徐曦煜,刘和光.  中国科学院研究生院学报. 2007(02)



本文编号：3616439