国外相关研究结果表明,月球表面的光度学稳定度可达10-8/年,是自由空间内稳定的辐射参考源,可用于星载遥感仪器的外定标.与基于地球表面目标观测的在轨定标方法相比,最大的优势在于在轨月球观测信息中没有大气辐射的贡献,大气窗区和非窗区处理方式几乎一致.同时,作为整体发射率稳定的自然天体,月球表面的温度范围在90--390 K之间,完全满足通常对地观测探测的动态范围要求.月球复杂的表面辐射特性,是制约对月定标技术发展的主要原因之一.月球表面辐射特性与月表发射率、月表温度密切相关.月表温度分布是月球重要的热物理参数之一,是月球表面热演化模型的必要边界条件,同时也是研究月球表面发射谱的关键参数.获取月表温度的方法大致可以分为两大类:直接测量温度数据和建立物理模型预测.直接测量温度数据又可以细分为下面3种方法:地基遥感测量、绕月探测卫星遥感测量、登陆月球直接测量表面温度.地基观测的空间分辨率很低,只能反映出一大片区域的平均温度;另外两种方法花费巨大,且不能对全月的温度变化进行长期的观测.月表温度物理模型基于热传导理论,结合月壤样本的热物理参数,将月球当成半无限固体,根据Stefan-Boltzmann定律和能量守恒定律,得到月表物理温度和太阳辐照度、月球内部热流的关系.太阳辐照度是月表温度分布的最重要的因素.本文以天文计算为基础,准确描述月表有效太阳辐照度与太阳常数、太阳辐射入射角以及日月距离之间的关系,建立一个可以计算任意时刻、任意经纬度坐标点的月表温度模型,从而有助于准确描述月表辐射特性.与风云二号G星的观测结果对比,该模型可以准确描述月相的变化.阿波罗15号首次开展了一系列探索月球的科学试验,其中在登月点附近开展的月表热流试验是ALSEP(Apollo Lunar SurfaceExperiments Package)的重要组成部分.月表热流试验提供了登月点附近长时间的月表温度数据,通过与阿波罗15号实测数据进行对比,当太阳高度角大于0°时,该模型可以准确描述月球表面的温度变化;当太阳高度角在一定范围内时,模型的温度误差在1K以内.
月表 物理温度 实时模型 辐射定标