Радиолокационные изображения постоянно затененных областей на южном полюсе Луны

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе представлены новые подробные радиолокационные карты и поляриметрические данные, охватывающие южный полярный район видимой стороны Луны размером 400×800 км с пространственным разрешением около 75 м. Данные были получены с использованием 64-метровой антенны ТНА-1500 Центра космической связи ОКБ МЭИ Медвежьи озера и 13.2-метрового радиотелескопа РТ-13 Обсерватории Светлое ИПА РАН на длине волны 4.2 см. На этой длине волны радиолокационные сигналы проникают в лунный реголит на глубину до 1 м и чувствительны к поверхностным и взвешенным породам размерами более 1 см. На картах видны 39% площади постоянно затененных областей, недоступных для наблюдений оптическими наземными средствами, в которых могут скрываться залежи водяного льда. Анализ радиолокационных карт не выявил связи между поляризационными свойствами поверхности в этих областях и наличием солнечного освещения. Полученные в результате этой работы данные могут быть использованы для изучения особенностей поверхности и приповерхностного слоя реголита южного полярного района Луны, включая поиск ледяных отложений в постоянно затененных областях, а также для планирования будущих лунных миссий.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. С. Бондаренко

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: bondarenko@iaaras.ru
Россия, Санкт-Петербург

Д. А. Маршалов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии РАН

Email: bondarenko@iaaras.ru
Россия, Санкт-Петербург

Б. М. Зиньковский

Акционерное общество “Особое конструкторское бюро Московского энергетического института”

Email: bondarenko@iaaras.ru
Россия, Москва

А. Г. Михайлов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии РАН

Email: bondarenko@iaaras.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Жуков А.О., Иванов К.А., Бондарева М.К., Горовой Д.С. Наземный комплекс управления космическими аппаратами дальнего космоса // Сибирский аэрокосмич. журн. 2023. Т. 24. № 1. С. 99–108.
  2. Маршалов Д.А., Бондаренко Ю.С., Медведев Ю.Д., Вавилов Д.Е., Зотов М.Б., Михайлов А.Г. Комплекс средств для проведения радиолокационных наблюдений объектов, сближающихся с Землей // Приборы и техника эксперимента. 2018. Т. 4. C. 111–116.
  3. Митрофанов И.Г., Зеленый Л.М., Третьяков В.И., Калашников Д.В. Луна-25: первая полярная миссия на Луну // Астрон. вестн. 2021. Т. 55. № 6. С. 497–508. (Mitrofanov I.G., Zelenyi L.M., Tret'yakov V.I., Kalashnikov D.V. Luna-25: The first polar mission to the Moon // Sol. Syst. Res. 2021. V. 55. № 6. P. 485–495.)
  4. Павлов С.Р., Бондаренко Ю.С., Маршалов Д.А. Методика радиолокационного картирования Луны // Тр. ИПА РАН. 2023. Вып. 67. С. 3–7.
  5. Bondarenko Yu.S., Marshalov D.A., Makarchuk S. Radar images of the Moon at 4.2-cm wavelength // LPI Contrib. 2022. № 2678. id. 2131.
  6. Campbell B.A., Hawke B.R., Thompson T.W. Regolith composition and structure in the lunar maria: Results of long-wavelength radar studies // J. Geophys. Res. 1997. V. 102. № E8. P. 19307–19320.
  7. Campbell D.B., Campbell B.A., Carter L.M., Margot J.-L., Stacy N.J.S. No evidence for thick deposits of ice at the lunar south pole // Nature. 2006. V. 443. № 7113. P. 835–837.
  8. Campbell B.A., Campbell D.B., Margot J.L., Ghent R.R., Nolan M., Chandler J., Carter L.M., Stacy N.J.S. Focused 70-cm wavelength radar mapping of the Moon // IEEE Trans. 2007. V. 45. № 12. P. 4032–4042.
  9. Campbell B.A. High circular polarization ratios in radar scattering from geologic targets // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. id. E06008.
  10. Carrier W.D., Olhoeft G.R., Mendell W. Physical Properties of the Lunar Surface. Lunar Sourcebook. A User's Guide to the Moon. Cambridge Univ. Press, 1991. P. 475–594.
  11. Colaprete A., Schultz P., Heldmann J., Wooden D., Shirley M., Ennico K., Hermalyn B., Marshall W., Ricco A., Elphic R.C., Goldstein D., Summy D., Bart G.D., Asphaug E., Korycansky D., Landis D., Sollitt L. Detection of water in the LCROSS ejecta plume // Science. 2010. V. 330. № 6003. P. 463–468.
  12. Evstigneev A.A., Chernov V.K., Evstigneeva O.Eu., Ipatova I.A., Khvostov Eu.Yu., Lavrov A.P., Pozdnyakov I.A., Vekshin Yu.V., Zotov M.B. RT-13 VLBI receivers // Trans. IAA RAS. 2020. V. 55. P. 36–40.
  13. Hapke B. Coherent backscatter and the radar characteristics of outer planet satellites // Icarus. 1990. V. 88. № 2. P. 407–417.
  14. Harmon J.K., Slade M.A., Vélez R.A., Crespo A., Dryer M.J., Johnson J.M. Radar mapping of Mercury's polar anomalies // Nature. 1994. V. 369. № 6477. P. 213–215.
  15. Margot J.L., Campbell D.B., Jurgens R.F., Slade M.A. Topography of the lunar poles from radar interferometry: A survey of cold trap locations // Science. 1999. V. 284. № 5420. P. 1658–1660.
  16. Mazarico E., Neumann G.A., Smith D.E., Zuber M.T., Torrence M.H. Illumination conditions of the lunar polar regions using LOLA topography // Icarus. 2011. V. 211. № 2. P. 1066–1081.
  17. Neish C.D., Bussey D.B.J., Spudis P., Marshall W., Thomson B.J., Patterson G.W., Carter L.M. The nature of lunar volatiles as revealed by Mini-RF observations of the LCROSS impact site // J. Geophys. Res. 2011. V. 116. № E1. E01005.
  18. Nosov E., Marshalov D., Fedotov L., Sheynman Y. Multifunctional digital backend for quasar VLBI network // J. Instrumentation. 2021. V. 16. id. P05003.
  19. Nozette S., Lichtenberg C.L., Spudis P., Bonner R., Ort W., Malaret E., Robinson M., Shoemaker E.M. The Clementine bistatic radar experiment // Science. 1996. V. 274. № 5292. P. 1495–1498.
  20. Patterson G.W., Stickle A.M., Turner F.S., Jensen J.R., Bussey D.B.J., Spudis P., Espiritu R.C., Schulze R.C., Yocky D.A., Wahl D.E., and 12 co-authors. Bistatic radar observations of the Moon using Mini-RF on LRO and the Arecibo observatory // Icarus. 2017. V. 283. P. 2–19.
  21. Simpson R.A., Tyler G.L. Reanalysis of Clementine bistatic radar data from the lunar South Pole // J. Geophys. Res. 1999. V.104. № E2. P. 3845–3862.
  22. Slade M.A., Butler B.J., Muhleman D.O. Mercury radar imaging: Evidence for polar ice // Science. 1992. V. 258. № 5082. P. 635–640.
  23. Schultz P.H., Hermalyn B., Colaprete A., Ennico K., Shirley M., Marshall W.S. The LCROSS cratering experiment // Science. 2010. V. 330. № 6003. P. 468–472.
  24. Shuygina N., Ivanov D., Ipatov A., Gayazov I., Marshalov D., Melnikov A., Kurdubov S., Vasilyev M., Ilin G., Skurikhina E., and 8 co-authors. Russian VLBI network “Quasar”: Current status and outlook // Geod. Geodyn. 2019. V. 10. № 2. P. 150–156.
  25. Stacy N.J.S., Campbell D.B., Ford P.G. Arecibo radar mapping of the lunar poles: A search for ice deposits // Science. 1997. V. 276. № 5318. P. 1527–1530.
  26. Thomson B.J., Bussey D.B.J., Neish C.D., Cahill J.T.S., Heggy E., Kirk R.L., Patterson G.W., Raney R.K., Spudis P.D., Thompson T.W., Ustinov E.A. An upper limit for ice in Shackleton crater as revealed by LRO Mini-RF orbital radar // Geophys. Res. Lett. 2012. V. 39. id. L14201.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема радиолокационных наблюдений южного полюса Луны.

Скачать (133KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Радиолокационное изображение зеркального компонента южного полярного района Луны на длине волны 4.2 см.

Скачать (390KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Радиолокационная карта зеркального компонента эхо-сигнала (а) и карта значений CPR наложенных на зеркальный компонент (б) южного полярного района видимой стороны Луны размером 400×800 км вдоль нулевого меридиана до 68-й параллели южной широты. Обозначения кратеров: Moretus (Морет), Simpelius, Sim. J (Симпелий, -J), Short (Шорт), Newton (Ньютон), Schomberger, Sch. A, Sch. G (Шомбергер, -A, -G), Scott (Скотт), Amundsen, Am. (Амундсен) и Shackleton (Шеклтон).

Скачать (1MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Радиолокационная карта зеркального компонента эхо-сигнала центральной части южного полярного района Луны. Белыми линиями обозначены границы наиболее крупных постоянно затененных областей. Обозначения кратеров: Haworth (Хауорт), Shoemaker (Шумейкер), Faustini (Фаустини), de Gerlache (Де Герлах), Shackleton (Шеклтон), Slater (Слейтер) и Sverdrup (Свердруп).

Скачать (1MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Карта значений CPR, наложенных на зеркальный компонент эхо-сигнала центральной части южного полярного района Луны. Белыми линиями обозначены границы наиболее крупных, постоянно затененных областей. Обозначения кратеров: Haworth (Хауорт), Shoemaker (Шумейкер), Faustini (Фаустини), de Gerlache (Де Герлах), Shackleton (Шеклтон), Slater (Слейтер) и Sverdrup (Свердруп).

Скачать (1MB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024