月球(火星)中子(水冰)探测仪初步方案研究

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1、!!"#$%&!'"$(航!天!器!工!程第%&卷!第(期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!)*!!!!+,-./.0-12/'34'//04'356%6年&月月球!火星"中子!水冰"探测仪初步方案研究郭文瑾!吴先明!王!俊!兰州物理研究所"兰州!786666#摘!要!中子!水冰"探测仪在月球#火星和太阳系其它天体的水冰存在和含量分布的探测中有重要应用$文章主要介绍了美国#俄罗斯等国在月球#火星水冰探测中的中子探测仪的使用情况和探测结果%以及搭载于奥德赛!9:;<<=;"火星探测器上的中子谱仪#高能中子探测仪和&月球勘测轨道器'!>09"上的月

2、球勘测中子探测仪#计划搭载于美国&火星科学实验室'!?+>"上的中子反射动能测量仪的主要原理$最后提出了我国的一种中子探测仪的初步方案设想$关键词!中子!水冰"探测仪(正比计数器(蒙特卡罗模拟(闪烁体探测仪中图分类号#!*7)@8!!文献标志码#-!!文章编号#%)78AB7*B!56%6"6(A66)*A6)!"#$%&%'(")*+,-)./0#,+".'!1(+#"234#"5#+#4+.".'6..'('-6("73C9D=EFGE!DCHGIEJGEK!D-'3LME!>IENO"M4EIENO"M786666"

3、.OGEI#897+"(4+$'=MPS"E!TIP=SAGR=#:=P=RP"SOI

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6、命这一科学问题&另开展对月球'火星等星体的水冰探测具有重要外水还可以为火星探测提供重要支持&存在水的区的工程与科学意义(水是支持生命系统的基本要素域将成为火星上首批接受宇航员探测的地区"以便之一"水冰的发现有助于载人登月工程的实施&水冰进一步确定火星上是否有生命存在的迹象(等已在月球上封存几十亿年"能够提供月球演化历月球'火星的水冰探测主要有三种方法$无线电收稿日期#56%6A67A%)$修回日期#56%6A6BA5*基金项目#国家重大科技专项工程作者简介#郭文瑾!%&78Z"%女%硕士%高级工程师%主要从事航天领域物理类新型载荷研发及电子#控制专业研究工作

7、$!!第(期!!!!!!!!!!!!郭文瑾等$月球!火星#中子!水冰#探测仪初步方案研究)(水冰探测'红外水冰探测和中子水冰探测(无线电水冰探测是通过向天体表面发射无线电波"利用无线电波的反射特征探测冰面的存在"但这种方法本身准确性差"而且不能定量探测水冰的含量(虽然红外光谱仪也可以探测到水冰在8处'!J羟基在5@B处的特征吸收线"但红外探测仅能!J探测到月球或者火星表面很浅的深度"通常在几毫米以内(中子!水冰#探测仪可通过对天体表面反射中子的探测方式实现对水冰的探测(由于中子的穿透性能强"中子水冰探测仪可以探测到相对较深的区域"比如能探测到火星表面以下(6

8、RJ到%J的深度&且结合由"射线探测仪提供的对土壤元