月表典型礦物的多角度偏振特性研究

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1、摘要：對(duì)于月表礦物來(lái)說(shuō)，其二向性反射特征是鑒定其含量類別和含量反演的重要依據(jù)。我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了月壤中的主要礦物：高鈦鈦鐵礦、低鈦鈦鐵礦、輝石、橄欖石的偏振特性。由于真實(shí)月壤十分稀缺，因而我們制作了模擬月壤其次我們研究了觀測(cè)幾何條件（多角度）對(duì)反射率的影響：設(shè)定入射角為30°，出射角的變化范圍為0-60°，方位角范圍為0-360°，測(cè)量了模擬月壤在不同觀測(cè)條件組合下的反射率光譜。通過(guò)分析反射率光譜，發(fā)現(xiàn)幾何觀測(cè)條件不是影響礦物反射率的敏感因素接著我們分別研究了四種礦物的偏振反射特性：將各個(gè)礦物按照出射角

2、的不同分為了三組，分別改變偏振角觀察其光譜反射特性。最后我們對(duì)各礦物的反射波譜曲線進(jìn)行了光譜擬合，去除了會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一些小的反射峰和吸收谷關(guān)鍵詞：月表礦物；多角度；偏振反射特性目錄1概述1.1研究背景與研究意義..1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀...2月表礦物..2.1月表典型礦物...2.2模擬月壤制作和分析..3多角度反射特性實(shí)驗(yàn)?zāi)M..3.1基于模擬月壤的二向反射特性..3.1.1.出射角對(duì)反射光譜的影響..3.1.2.方位角對(duì)反射光譜的影響..3.1.3偏振角對(duì)反射光譜的影響..3.2偏振反射特性.3

3、.3光譜模擬..4總結(jié).4.1主要工作與結(jié)論..4.2存在的問(wèn)題..參考文獻(xiàn)1概述1.1研究背景與研究意義從古至今，人類對(duì)于月球的向往和探測(cè)從未改變。人們對(duì)偏振觀測(cè)及研究始于上個(gè)世紀(jì)八十年代，而早在六十年代人們就對(duì)宇宙空間星體的大氣和其表面的偏振特征進(jìn)行了有效的探測(cè)研究。人類文明發(fā)展到今天，己取得了載人飛船登陸月球、探測(cè)器登陸火星等一些科研成果【1】月球是離地球最近的天體，是人類研究天體的主要目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)并利用月球上的資源為人類的發(fā)展做出貢獻(xiàn)是人類研究天體的目標(biāo)之一。月球良好的環(huán)境為各種研究提供了良好的條

4、件。人類探測(cè)月球的意義有以下幾個(gè)方面第一，促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展,首先，對(duì)月球本身的科學(xué)研究可以增強(qiáng)人類文明的認(rèn)識(shí)，更深一步對(duì)宇宙進(jìn)行探索。包括探索太陽(yáng)系的產(chǎn)生演化等，認(rèn)識(shí)各種宇宙空間系統(tǒng)的機(jī)理與其之間的關(guān)系。對(duì)月球及其他星球的探測(cè)活動(dòng)不僅能揭示科學(xué)的奧秘，還可帶動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)的發(fā)展，如人工智能、機(jī)器人、遙控作業(yè)、加工自動(dòng)化、高超音速飛行、光學(xué)通信和高速數(shù)據(jù)處理、超高強(qiáng)度和耐高溫材料、空間發(fā)電站、電功率微波傳輸、無(wú)污染飛行器以及空間生命科學(xué)等?？傊?，月球探測(cè)和其在各方面探測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，必然會(huì)促進(jìn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和工

5、業(yè)蓬勃發(fā)展，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大利益，對(duì)人類文明產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響第二，月球可為其他星球探測(cè)和研究的提供平臺(tái)，由于月球表面在地質(zhì)構(gòu)造上十分穩(wěn)定，這對(duì)建造探測(cè)天體望遠(yuǎn)鏡和遙感器的來(lái)說(shuō)是非常好的場(chǎng)所；并且月球沒(méi)有大氣和磁場(chǎng)的存在，月基望遠(yuǎn)鏡可以比地基系統(tǒng)更清晰地觀測(cè)其他星體。總之，月球可以作為一個(gè)對(duì)太陽(yáng)系等天體系統(tǒng)中的各類星體進(jìn)行觀測(cè)和研究的場(chǎng)所，對(duì)于天文物理學(xué)、重力波物理學(xué)和中微子物理學(xué)實(shí)驗(yàn)和觀測(cè)而言極為理想第三，月球可作為人類航天活動(dòng)的基地和能源基地，各種資料表明，月球具有豐富的物質(zhì)資源，月巖中含有地殼里的全部

6、元素和約60種礦藏。在月球土壤中，作為推進(jìn)劑，為生命保障系統(tǒng)的供氧源的氧占40％；為制作太陽(yáng)電池的提供原材料的硅占20%。月球表面還含有有的地球上沒(méi)有的能源，如氦-3(he-3)，它為核聚變反應(yīng)提供了理想的燃料?！翱巳R門(mén)汀”探測(cè)器已證實(shí)月球上有水冰存在，為建立月球基地有人提供了的水源基礎(chǔ)，激發(fā)了世界各國(guó)對(duì)月球探測(cè)和開(kāi)發(fā)的興趣【1】月壤像地球表面的土壤一樣，是一層由巖屑、粉塵、角礫巖和沖擊玻璃組成的細(xì)小顆粒狀物質(zhì)。月壤在月球表面的覆蓋厚度有所不同，在月海里的厚度為4-5米，在月陸區(qū)的厚度平均為10米左右。

7、由于月球上沒(méi)有大氣和磁場(chǎng)存在，所以，高速帶電粒子流形成的太陽(yáng)風(fēng)，可以直接抵達(dá)月球。因而，月壤中富含由太陽(yáng)風(fēng)粒子積累所形成的氫、氦、氖、氬、氮等元素。它們?cè)诒患訜岬?00℃以上溫度時(shí)，就可以全部釋放出來(lái)。其中，氯－3氣體是進(jìn)行核聚變反應(yīng)發(fā)電的高效燃料，在月壤中的資源總量可以達(dá)到100-500萬(wàn)噸。另?yè)?jù)計(jì)算，從月壤中每提煉出1噸氯－3，從中還可以獲得約6300噸氫氣、700噸氮?dú)夂?600噸CO或CO2氣體??俄羅斯科學(xué)家對(duì)月球土壤進(jìn)行研究后，發(fā)現(xiàn)月壤中還存在天然的鐵、金、銀、鉛和鋅、銅礦顆粒，以及由鎘、鋅

8、、鐵、錳和硫結(jié)合而成的硫鎘礦以及地球上所沒(méi)有的碘化銠???建造房屋需要多種建筑材料，尤其是大量的混凝土，在月球上建造建筑物更是如此。由于運(yùn)載火箭的負(fù)荷有限，水泥和水不可能從地球帶去。因此，利用月球上的資源制造建筑材料將是一個(gè)重要的選擇而研究月球表面礦物含量則是月球的探測(cè)中的重要任務(wù)。月表物質(zhì)成分探測(cè)是月球探測(cè)的重要組成部分。月壤像地球表面的土壤一樣，是一層由巖屑、粉塵、角礫巖和沖擊玻璃組成的細(xì)小顆粒狀物質(zhì)。月壤在月球表面的覆蓋厚度與月球的地