利用LP實(shí)測數(shù)據(jù)解算月球重力場模型及月球重力場特征分析.pdf

1、月球重力場是研究月球演化及其深部構(gòu)造的關(guān)鍵，是月球衛(wèi)星精密定軌的核心。自20世紀(jì)90年代以來，隨著新的探月任務(wù)成功執(zhí)行，國際上又掀起了新一輪的月球重力場研究高潮。而我國也制定了長遠(yuǎn)的探月計(jì)劃。本文基于探月實(shí)測數(shù)據(jù)解算了月球重力場模型并根據(jù)月球重力場模型進(jìn)行了初步反演，主要內(nèi)容及成果如下：
　　1.75階月球重力場模型解算。本文給出了LP ODF軌道實(shí)測數(shù)據(jù)的獲取方式、數(shù)據(jù)預(yù)處理原理及方法。詳細(xì)介紹了衛(wèi)星精密定軌及大地參數(shù)解算軟件平

2、臺GEODYN II和SOLVE，給出了軟件使用流程和注意事項(xiàng)等。利用LP任務(wù)前4個月的雙程和三程Doppler數(shù)據(jù)及測距數(shù)據(jù)解算了完全至75階次的月球重力場模型LPGM75，并與JPL解算的LP75G進(jìn)行了全面比較，證明了解算結(jié)果的合理性。同時，總結(jié)了月球重力場模型解算中的模型選擇、參數(shù)設(shè)置等問題。由于該模型的解算僅利用了單星數(shù)據(jù)，其低階位系數(shù)精度較LP75G略差，但其高階位系數(shù)精度較高，基于該模型計(jì)算的重力異常和大地水準(zhǔn)面起伏表明二

3、者在月球背面及極區(qū)差別較大。
　　2.現(xiàn)有高階月球重力場模型SGM100i與GLGM-3比較。由于月球正面始終面向地球，衛(wèi)星運(yùn)行至月球背面后，地球上的跟蹤站便無法對其進(jìn)行直接跟蹤，從而造成了月球背面重力場信息的空白。因此，歷史探月任務(wù)所建立的月球重力場模型均沒有實(shí)際遠(yuǎn)月面直接觀測數(shù)據(jù)。SELENE通過高軌中繼衛(wèi)星跟蹤衛(wèi)星的方式，歷史上首次得到了背面月球重力場直接觀測數(shù)據(jù)。SGM100i融合了SELENE Doppler跟蹤數(shù)據(jù)、差

4、分VLBI數(shù)據(jù)以及歷史探月數(shù)據(jù)。與GLGM-3相比，SGM100i的模型位系數(shù)階方差在15-30階精度提高大于一個量級，最大達(dá)66倍；模型位系數(shù)與地形相關(guān)性系數(shù)在50-70階高達(dá)0.9左右，而GLGM-3僅為0.6-0.7。SGM100i對于月球重力異常和月球大地水準(zhǔn)面起伏的描述在正面與GLGM-3相差不大，在背面明顯占優(yōu)，揭示了背面環(huán)形重力場特征。說明SELENE得到的背面重力數(shù)據(jù)對高精度月球全球重力場模型的解算有重要意義。
　

5、　3.基于SGM100i的月球垂線偏差及其分量計(jì)算及分析。垂線偏差表征天體物質(zhì)分布和質(zhì)量密度異常，包含了重力場方向信息。SGM100i使用了SELENE四程Doppler數(shù)據(jù)，即包含了月球背面重力場直接跟蹤數(shù)據(jù)，是目前最好的月球全球重力場模型。基于SGM100i計(jì)算并分析了月球垂線偏差及其卯酉分量，子午分量及方向。定義并給出了月球垂線偏差坡度的計(jì)算公式。討論了月球垂線偏差與月球地形模型之間的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)月球正面和背面的垂線偏差特征有很大