Радиолокационное картирование южного полярного района Луны на длине волны 4.2 см
- Авторы: Бондаренко Ю.С.1, Маршалов Д.А.1, Павлов С.Р.1, Толстой А.Л.1
-
Учреждения:
- Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук
- Выпуск: Том 59, № 4 (2025): Тематический выпуск «15-й Московский симпозиум по исследованию Солнечной системы (15MS3)»
- Страницы: 301-314
- Раздел: Статьи
- URL: https://rjmseer.com/0320-930X/article/view/691448
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0320930X25040012
- EDN: https://elibrary.ru/lwezvy
- ID: 691448
Цитировать
Полный текст



Аннотация
В работе представлены новые радиолокационные карты южного полярного района Луны на длине волны 4.2 см со средним пространственным разрешением 90 м. Карты построены на основе радиолокационных изображений, полученных в 2023 г. с использованием 64-метровой антенны ТНА-1500 Центра космической связи ОКБ МЭИ Медвежьи озера и 13.2-метровых радиотелескопов РТ-13 в обсерваториях Светлое и Зеленчукская ИПА РАН. Радиолокационные изображения формируются в специфической системе координат, связывающей доплеровское смещение частоты с задержкой по времени распространения составляющих эхо-сигнала, что затрудняет их привязку к селенографическим координатам. В данной работе предложен оригинальный метод преобразования частоты и задержки на изображениях к селенографической широте и долготе, использующий билинейную интерполяцию по эфемеридным узловым значениям с учетом длительного времени интегрирования. Выполнена оценка точности привязки построенных таким образом карт и проведено их сравнение с глобальной оптической картой Луны LROC WAC и мозаиками постоянно затененных областей LROC NAC. Показано, что радиолокационные карты на длине волны 4.2 см содержат скрытые на оптических изображениях детали лунной поверхности, находящиеся в реголите на глубинах до 1 м или в постоянно затененных областях южного полярного района Луны. Полученные в работе карты зеркальной и диффузной поляризационных составляющих эхо-сигналов Луны, а также карта распределения отношений круговых поляризаций доступны в сети Интернет по адресу http://luna.iaaras.ru/ и могут быть полезны для изучения геологической истории Луны, поиска ледяных отложений, а также выбора безопасных посадочных площадок при планировании будущих лунных миссий.
Ключевые слова
Об авторах
Ю. С. Бондаренко
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наук
Email: bondarenko@iaaras.ru
Санкт-Петербург, Россия
Д. А. Маршалов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наукСанкт-Петербург, Россия
С. Р. Павлов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наукСанкт-Петербург, Россия
А. Л. Толстой
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной астрономии Российской академии наукСанкт-Петербург, Россия
Список литературы
- Бондаренко Ю.С., Маршалов Д.А., Зиньковский Б.М., Михайлов А.Г. Радиолокационные изображения постоянно затененных областей на южном полюсе Луны // Астрон. вестн. 2024а. Т. 58. № 4. С. 402–413. https://doi.org/10.31857/S0320930X24040045
- (Bondarenko Yu.S., Marshalov D.A., Zinkovsky B.M., Mikhailov A.G. Radar images of permanently shadowed regions at the south pole of the Moon // Sol. Syst. Res. 2024. V. 58. № 4. P. 394–403. https://doi.org/10.1134/S0038094624700217)
- Бондаренко Ю.С., Маршалов Д.А., Зиньковский Б.М., Михайлов А.Г. Радиолокационные изображения предполагаемых мест посадки космического аппарата на Луну // ПАЖ. 2024б. Т. 50. № 1. C. 106–112. https://doi.org/10.31857/S0320010824010096
- Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978. 512 с.
- Скворцов А.В., Мирза Н.С. Алгоритмы построения и анализа триангуляции. Томск: Изд-во Томск. ун-та, 2006. 168 с. https://doi.org/10.17273/BOOK.2006.1
- Bhiravarasu S., Chakraborty T., Putrevu D., Pandey D.K., Das A.K., Ramaujan V.M., Mehra R., Parasher P., Agrawal K.M., Gupta S., and 7 co-authors. Chandrayaan-2 Dual-frequency Synthetic Aperture Radar (DFSAR): Performance characterization and initial results // Planet. Sci. J. 2021. V. 2. P. 134 https://doi.org/10.3847/PSJ/abfdbf
- Cahill J.T.S., Thomson B.J., Patterson G.W., Bussey D.B.J., Neish C.D., Lopez N.R., Turner F.S., Aldridge T., McAdam M., Meyer H.M., and 5 co-authors. The Miniature Radio Frequency instrument’s (Mini-RF) global observations of Earth’s Moon // Icarus. 2014. V. 243. P. 173–190. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2014.07.018
- 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. Iss. E8. P. 19307–19320. https://doi.org/10.1029/97JE00858
- 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. Iss. 12. P. 4032–4042. https://doi.org/10.1109/TGRS.2007.906582
- Campbell B.A., Carter L.M., Campbell D.B., Nolan M., Chandler J., Ghent R.R., Hawke B.R., Anderson R.F., Wells K. Earth-based 12.6-cm wavelength radar mapping of the Moon: New views of impact melt distribution and mare physical properties // Icarus. 2010. V. 208. Iss. 2. P. 565–573. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2010.03.011
- Campbell B.A. High circular polarization ratios in radar scattering from geologic targets // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. Iss. E6. Id. E06008. https://doi.org/10.1029/2012JE004061
- Campbell B.A., Jawin E.R., Morgan G.A. Refined 70-cm Earth-based lunar radar maps and a new interpretation of the Cruger-Sirsalis cryptomare // Icarus. 2025. V. 425. Id. 116324. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2024.116324
- 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.
- Cisneros E., Awumah A., Brown H.M., Martin A.C., Paris K.N., Povilaitis R.Z., Boyd A.K., Robinson M.S. Lunar Reconnaissance Orbiter Camera permanently shadowed region imaging – Atlas and controlled mosaics // 48th Ann. Lunar and Planet. Sci. Conf. 2017. P. 2469.
- Estes N.M., Hanger C.D., Licht A.A., Bowman-Cisneros E. Lunaserv Web Map Service: History, implementation details, development, and uses // LPI Contrib. 2013. № 1719. P. 2609.
- Harmon J.K., Perillat P.J., Slade M.A. High-resolution radar imaging of Mercury’s north pole // Icarus. 2001. V. 149. Iss. 1. P. 1–15. https://doi.org/10.1006/icar.2000.6544
- 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. Iss. 5420. P. 1658–1660. https://doi.org/10.1126/science.284.5420.1658
- Margot J.L., Campbell D.B., Jurgens R.F., Slade M.A. Digital elevation models of the Moon from Earth-based radar interferometry // IEEE Trans. 2000. V. 38. Iss. 2. P. 1122–1133. https://doi.org/10.1109/36.841991
- 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. Iss. 2. P. 1066–1081. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2010.10.030
- Pettengill G.H., Zisk S.H., Thompson T.W. The mapping of lunar radar scattering characteristics // Moon. 1974. V. 10. P. 3–16. https://doi.org/10.1007/BF00562016
- Pitjeva E., Pavlov D., Aksim D., Kan M. Planetary and lunar ephemeris EPM2021 and its significance for Solar system research // Proc. Int. Astron. Union. 2019. V. 15. (Symp. S364). P. 220–225. https://doi.org/10.1017/S1743921321001447
- Robinson M.S., Brylow S.M., Tschimmel M., Humm D., Lawrence S.J., Thomas P.C., Denevi B.W., Bowman-Cisneros E., Zerr J., Ravine M.A., and 13 co-authors. Lunar Reconnaissance Orbiter Camera (LROC) instrument overview // Space Sci. Rev. 2010. V. 150. P. 81–124. https://doi.org/10.1007/s11214-010-9634-2
- Speyerer E.J., Robinson M.S., Denevi B.W., and the LROC Science Team. Lunar Reconnaissance Orbiter Camera global morphological map of the Moon // 42nd Ann. Lunar and Planet. Sci. Conf. 2011. P. 2387.
- Spudis P., Nozette S., Bussey B., Raney K., Winters H., Lichtenberg C.L., Marinelli W., Crusan J.C., Gates M.M. Mini-SAR: an imaging radar experiment for the Chandrayaan-1 mission to the Moon // Curr. Sci. 2009. V. 96. № 4. P. 533–539.
- Thompson T.W. Atlas of lunar radar maps at 70-cm wavelength // Moon. 1974. V. 10. Iss. 1. P. 51–85. https://doi.org/10.1007/BF00562018
- Thompson T.W. High resolution lunar radar map at 7.5 meter wavelength // Icarus. 1978. V. 36. Iss. 2. P. 174–188. https://doi.org/10.1016/0019-1035(78)90102-1
- Thompson T.W. High resolution lunar radar map at 70-cm wavelength // Earth, Moon, and Planets. 1987. V. 37. P. 59–70. https://doi.org/10.1007/BF00054324
- Vierinen J., Lehtinen M.S. 32-cm wavelength radar mapping of the Moon // 2009 European Radar Conference (EuRAD). 2009. Rome. Italy. P. 222–225.
- Vierinen J., Tveito T., Gustavsson B., Kesaraju S., Milla M. Radar images of the Moon at 6-meter wavelength // Icarus. 2017. V. 297. P. 179–188. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2017.06.035
- Wilkinson S.R., Hansen C., Alexia B., Shamee B., Lloyd B., Beasley A., Brisken W., Paganelli F., Watts G., O'Neil K., Va W., Courtney P. A planetary radar system for detection and high-resolution imaging of nearby celestial bodies // Microwave J. 2022. V. 65. P. 1–22.
- Zisk S.H., Pettengill G.H., Catuna G.W. High-resolution radar maps of the lunar surface at 3.8-cm wavelength // Moon. 1974. V. 10. Iss. 1. P. 17–50. https://doi.org/10.1007/BF00562017
Дополнительные файлы
