月球兩極探測進(jìn)展*1

王亞明，蘇　彥，封劍青，戴　舜，邢樹果，肖　媛，丁春雨

(1. 中國科學(xué)院國家天文臺，北京　100012; 2. 中國科學(xué)院月球與深空探測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京　100012; 3. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京　100049)

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月球兩極探測進(jìn)展*1

王亞明1,2,3，蘇彥1,2，封劍青1,2，戴舜1,2，邢樹果1,2,3，肖媛1,2,3，丁春雨1,2,3

(1. 中國科學(xué)院國家天文臺，北京100012; 2. 中國科學(xué)院月球與深空探測重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100012; 3. 中國科學(xué)院大學(xué)，北京100049)

摘要：從20世紀(jì)開始月球探測成為人類太空探測的重要內(nèi)容，月球探測的手段越來越多樣化，探測的分辨率越來越高，探測的區(qū)域也逐漸由全月轉(zhuǎn)變?yōu)榫植?。月球的南北極區(qū)由于特殊的地理?xiàng)l件存在大面積的永久陰影區(qū)，因此一直以來備受國內(nèi)外學(xué)者的重視。介紹了目前國內(nèi)外對月球極區(qū)探測在光學(xué)影像、數(shù)字高程、水冰以及亮度溫度等方面取得的重要科學(xué)成果，并且介紹了探測設(shè)備的參數(shù)，為我國正在開展的月球探測提供參考和建議。

關(guān)鍵詞：月球極區(qū)探測；永久陰影區(qū)；水冰；光照情況；數(shù)字高程

月球是人類太空探測的首選目標(biāo)，從20世紀(jì)50年代到70年代中期，探測活動主要集中在月球正面中低緯度地區(qū)。而從90年代開始，新一輪的探月活動加強(qiáng)了對月球南北極尤其是永久陰影區(qū)的探測。主要探測內(nèi)容集中在地質(zhì)地貌、水冰和光照條件。月球繞地球公轉(zhuǎn)的軌道平面與地球繞太陽公轉(zhuǎn)的軌道平面(黃道面)之間的傾角大約是5.145°，而月球的赤道平面和月球公轉(zhuǎn)的軌道平面之間的夾角大約是6.69°，因此月球的赤道平面和地球的黃道面之間的傾角大約是1.54°[1]。在月球的南北極地區(qū)，太陽的入射角總是很低，光線幾乎以平行月球的地平線的角度入射，較高的地區(qū)會受到陽光恒定的照射，而在極區(qū)的撞擊坑中就有可能存在陽光照射不到的黑暗區(qū)域，也就是永久陰影區(qū)。圖1是極區(qū)緯度在85°～90°地區(qū)的光照情況示意圖，通過2 000 d觀測時間計(jì)算得出的光照時間占總天數(shù)的百分比[2]。由于這種特殊的地形構(gòu)造，撞擊坑獨(dú)特的地形、特殊的光照條件、水冰存在的可能和極區(qū)較低的溫度等，是月球永久陰影區(qū)近幾十年探測的重點(diǎn)。

1極區(qū)光學(xué)影像的探測

拍攝光學(xué)影像一直是最重要的探測方式之一，光學(xué)影像是對月球地形地貌、光照情況最直觀的反映，對于極區(qū)的研究具有重要意義。

1994年1月，美國向月球發(fā)射Clementine極地橢圓軌道探測器。Clementine上攜帶的高分辨率攝影機(jī)拍攝月球南北極的高清圖片，可以清晰地看到南北極區(qū)的地形地貌、永久陰影區(qū)的分布情況。由于常年沒有太陽照射，光學(xué)照片顯示永久陰影區(qū)內(nèi)漆黑一片。

2003年歐洲空間局發(fā)射SMART-1，其上搭載的先進(jìn)月球成像實(shí)驗(yàn)儀一共拍攝2萬張高清照片，最高分辨率達(dá)40 m[3]。主要拍攝了月球南極地區(qū)Aitken盆地。該盆地位于月球背面，直徑為2 500 km，是太陽系中已知的最大最古老的撞擊坑。

2007年9月，日本發(fā)射月亮女神號，其上攜帶的地形相機(jī)(Terrain Camera, TC)在月球南極點(diǎn)附近的Shackleton坑獲取觀測數(shù)據(jù)。Shackleton坑是永久陰影區(qū)，由于溫度極低，一般認(rèn)為可能存在水冰的沉積物。文[4]根據(jù)TC相機(jī)獲得的反照率分析認(rèn)為Shackleton坑底部不存在暴露的純水冰，水冰可能揮發(fā)掉了或者和月壤混合，也有可能根本就沒有水冰。

圖1極區(qū)光照情況示意圖[2]

Fig.1Illumination conditions of the poles of the Moon[2]

2007年10月，中國發(fā)射嫦娥一號(CE-1)探測器。其上攜帶三線陣CCD立體相機(jī)，當(dāng)軌道高度為200 km時月表面空間分辨率120 m，月表成像寬度60 km[5]，定位精度略優(yōu)于2005聯(lián)合控制網(wǎng)和Clementine基礎(chǔ)地圖(2.0版)。完成了目前覆蓋最全、圖像質(zhì)量最好、定位精度最高的全月球影像圖[6]，而針對兩極地區(qū)也有詳細(xì)的拍攝(圖2)。

圖2嫦娥一號拍攝的月球北極 (左) 和南極 (右) CCD影像[6]

Fig.2Images of the Moon′s poles taken by CE-1 CCD[6]

2009年6月，美國發(fā)射月球勘探軌道飛行器(Lunar Reconnaissance Orbiter, LRO)。其上搭載光學(xué)相機(jī)[7]，主要任務(wù)是獲取極區(qū)影像與光照環(huán)境，鑒別永久陰影區(qū)和部分光照區(qū)。月球勘探軌道飛行器的光學(xué)相機(jī)主要包括兩臺窄角相機(jī)和一臺廣角相機(jī)。窄角相機(jī)在軌道為5 km時，可獲取分辨率0.5 m的全色圖像，而廣角相機(jī)在60 km高度時可以獲得分辨率為100 m的七色彩色圖像[7]。圖3投影方式為極球面投影，影像覆蓋區(qū)域?yàn)榫暥?0°～90°，影像圖的效果比Clementine拍攝的效果更好。

圖3月球勘探軌道飛行器上的廣角相機(jī)拍攝的月球北極 (左) 和南極 (右) 的影像[7]

Fig.3Images of the Moon′s poles taken by WAC of LRO[7]

2極區(qū)數(shù)字高程的探測

兩極地區(qū)的地理情況很特殊，尤其是南極地區(qū)地形較為復(fù)雜，包含Cabeus、Shoemaker、Shackleton等主要的撞擊坑。相比較周圍地區(qū)，南極地區(qū)的地勢也較高，南極的最高點(diǎn)高出月球平均半徑3 km[8]，南極點(diǎn)附近的Shackleton撞擊坑邊緣比周圍高很多，因此相當(dāng)長時間內(nèi)受到陽光照射。北極地區(qū)地勢相對較為平坦，存在的撞擊坑相對較小，就地勢而言北極地區(qū)處在一個從月海到高地的過渡地帶[9]。

月亮女神號上的激光高度計(jì)在地形測繪上比先前美國地質(zhì)勘探局發(fā)布的2005聯(lián)合控制網(wǎng)給出的數(shù)據(jù)精細(xì)幾百千米[10]，其測量的分辨率達(dá)到5 m，測量范圍50～150 km。

2008年10月印度發(fā)射Chandrayaan-1，其上搭載月球激光測距儀(Lunar Laser Ranging Instrument, LLRI)，激光波長為1 064 nm，垂直分辨率為5 m。主要是對極區(qū)的精確高度測量，得到的數(shù)據(jù)可用于生成定量的月球引力模型。

月球勘探軌道飛行器上的激光高度計(jì)發(fā)射的激光脈沖可同時產(chǎn)生5個波束指向月面，并分別接收反射回波，探測的垂直分辨率高達(dá)10 cm，測量范圍20～70 km，和單波束激光探測相比，激光高度計(jì)能獲得更多的高程數(shù)據(jù)，從而計(jì)算出更精細(xì)的三維地形模型[11]。圖4為激光高度計(jì)在極區(qū)獲得的高程數(shù)據(jù)圖，其中南北極各包含了9 200萬和4 800萬個海拔數(shù)據(jù)，圖空間分辨率為240 m。

我國的嫦娥一號也搭載了激光高度計(jì)，其主要任務(wù)是獲取月球表面三維立體影像。嫦娥一號激光高度計(jì)的作用距離是200 ± 25 km，約是月亮女神號上的激光高度計(jì)作用距離的兩倍，垂直測量的分辨率為1 m[12]。

地形測繪是探月活動主要的科學(xué)目標(biāo)之一，從Clementine開始，幾乎所有的探測器做過激光高度計(jì)地形繪制。月球表面的石塊、坡度、撞擊坑都是月球車和月面巡視探測以及載人登月的主要障礙。因此需要精細(xì)的地形測繪，高分辨率的相機(jī)獲取圖像和激光高度計(jì)測量是獲取月表三維地形模型的重要手段。對極區(qū)而言，地形的探測對光照條件的研究具有很重要的意義。

圖4　激光高度計(jì)月球極區(qū)高程球面投影圖. (a) 北極; (b) 南極 (緯度 > 75°)[11]

3極區(qū)水冰的探測

水冰的探測是月球南北極探測的熱點(diǎn)。關(guān)于月球存在水冰的設(shè)想由美國Watson在1961年提出[1]。由于永久陰影區(qū)常年照射不到陽光，導(dǎo)致永久陰影區(qū)的表層和次表層溫度常年維持在40 K(-233 ℃)左右。原始月球脫氣作用產(chǎn)生的水和彗星撞擊月表帶來的水在低溫下很難逃逸到太空中，就很有可能以冰的形式長期保存下來。

早在1992年，文[13]作者為了搜索兩極永久陰影區(qū)的水冰,利用Arecibo天文臺地基合成孔徑雷達(dá)對月球的極地表面進(jìn)行了制圖，得到的結(jié)果沒有發(fā)現(xiàn)面積大于1 km2區(qū)域存在高雷達(dá)后向散射截面和高圓極化率，也就是說月球極地至少不存在大面積水冰[13]。

美國的Clementine上搭載著雙基雷達(dá)(Bistatic Radar, BSR)。相比較于Arecibo天文臺的地基雷達(dá)，Clementine上雙基雷達(dá)的頻率和入射角度與Arecibo的地基雷達(dá)相似，但得到的數(shù)據(jù)覆蓋面積更大。1994年4月Clementine雙基雷達(dá)運(yùn)行到第234軌，在月球南極地區(qū)的探測數(shù)據(jù)出現(xiàn)了雷達(dá)回波的異常峰值。這不是干燥月壤應(yīng)具有的特征，而是呈現(xiàn) “臟冰” 的特征[14]，但也有科學(xué)家認(rèn)為雷達(dá)回波異常也可能是表面粗糙導(dǎo)致的。

考慮到地月運(yùn)動造成雷達(dá)圖像模糊、分辨率降低，因此雙基雷達(dá)在數(shù)據(jù)處理的算法上更為復(fù)雜，且雙基雷達(dá)只有當(dāng)月球目標(biāo)地點(diǎn)、地基接收站和航天器軌道面處于同一平面(雙基地角為0°)時才能進(jìn)行觀測[15]。而1998年1月，美國發(fā)射了月球勘探者號(Lunar Prospector)探測器。由于快速運(yùn)動的中子碰撞到與其質(zhì)量相當(dāng)?shù)臍湓訒p速、衰減，月球勘探者號上的中子探測儀(Neutron Spectrometer, NS)就是通過統(tǒng)計(jì)超熱中子、快中子以及中能中子的衰減數(shù)量從而對月球上氫的豐度進(jìn)行測量，由此判斷水冰的存在。中子探測儀在月球南北極探測到快速運(yùn)動的中子的計(jì)數(shù)率出現(xiàn)明顯減少，而這種減少是由于和氫原子撞擊減速造成的，也就是說氫豐度提高。文[16]認(rèn)為氫豐度的提高在很大程度上是因?yàn)樗肿拥拇嬖?。通過探測表明月球水冰是以0.1%～0.3%混合比的細(xì)小晶體形式存在，而且分布的面積非常大[17]。相對于雷達(dá)而言，中子探測儀的結(jié)果引發(fā)的質(zhì)疑相對小很多，可以成為水冰存在的有力證據(jù)，但太陽風(fēng)中也含有豐富的氫，月表的氫是按照水冰、羥基還是其他氫化合物的形式存在還有很多爭論。

印度的Chandrayaan-1攜帶了一臺微型合成孔徑雷達(dá)(Miniature Synthetic Aperture Radar, Mini-SAR)對極區(qū)進(jìn)行探測。由于Clementine的雷達(dá)探測結(jié)果存在較大爭議，因此微型合成孔徑雷達(dá)在設(shè)計(jì)時就采用與Clementine雷達(dá)不同的工作方式：發(fā)射左旋極化信號，接收水平極化和垂直極化的反射信號，這種工作方式可以保留反射信號的全部信息。在運(yùn)行期間微型合成孔徑雷達(dá)共獲得600多軌雷達(dá)探測數(shù)據(jù)，拼接成緯度10°寬的兩極圖像。微型合成孔徑雷達(dá)在月球的北極發(fā)現(xiàn)了40多個大小不等的撞擊坑具有異常回波特征[18]，其中大約30個完全是撞擊坑內(nèi)部的數(shù)據(jù)異常，并且絕大多數(shù)都和永久陰影區(qū)有關(guān)，不排除有水冰存在的可能。另外十幾個撞擊坑回波異?？赡苁潜砻娲植谝鸬?，而在南極也有類似的情況[19]。

同樣在Chandrayaan-1上搭載的還有月球礦物制圖儀(Moon Mineralogy Mapper, M3)，它可以探測得到近紅外(0.42～3.0 μm)光譜數(shù)據(jù)，文[20]通過這些數(shù)據(jù)得出在月球兩極地區(qū)有羥基或水的光譜信號，這表示兩極可能含有微量水和羥基。但是考慮到月球礦物制圖儀只能感應(yīng)月表幾毫米的深度，即使月球礦物制圖儀探測到水或者羥基的光譜信號，也僅僅存在于表層的月塵中，含量甚微，而且有可能是與月球的礦物以結(jié)晶的形式存在。由于結(jié)晶水和礦物的結(jié)合非常牢固，需要高溫才能使水釋放，這也是月球礦物制圖儀在月球低緯度地區(qū)也能檢測到水合物信號的原因。

美國的月球勘探軌道飛行器上也有一個和月球勘探者號上的中子探測儀類似的中子探測儀(Lunar Exploration Neutron Detector, LEND)，兩者都是通過統(tǒng)計(jì)中子計(jì)數(shù)來探測氫的含量。月球勘探軌道飛行器上的中子探測儀作為高靈敏度的探測儀，可以探測到1～2 m深度處的氫元素的分布。它獲得了月球南極Cabeus隕石坑附近區(qū)域超熱中子的分布數(shù)據(jù)，文[21]分析認(rèn)為超熱中子通量低的區(qū)域含有大量的氫元素，暗示水冰的存在。圖5為月球勘探軌道飛行器上的中子探測儀探測的極區(qū)熱中子分布圖，黑色區(qū)域?yàn)樵虑蚩碧杰壍里w行器上激光高度計(jì)探測的永久陰影區(qū)的邊界。

圖5月球勘探軌道飛行器上的中子探測儀探測兩極地區(qū)(緯度大于70°)熱中子分布圖[22]

Fig.5LEND map of epithermal neutrons at the lunar poles above 70 latitude[22]

除了中子探測儀，月球勘探軌道飛行器上還搭載了Mini-RF雷達(dá)(Miniature Radio Frequency radar, Mini-RF)。相較于微型合成孔徑雷達(dá)，Mini-RF多了一個更高的頻段X波段，可以獲得精確度更高的數(shù)據(jù)。而且月球表面的空間分辨率更高，繞飛的軌道高度低，探測的區(qū)域也比微型合成孔徑雷達(dá)要廣。Mini-RF主要對極區(qū)進(jìn)行雷達(dá)成像和水冰探測，在南極點(diǎn)Shackleton撞擊坑獲得的雷達(dá)圖像顯示，坑壁上圓極化率有所增高，且呈現(xiàn)零碎而不均勻的特征，隨著深度增加而減弱。文[23]認(rèn)為可能受坑壁月壤粗糙影響，但也不排除水冰存在的可能。如果坑壁月壤表面幾米以內(nèi)存在5%～10%的水冰，也會導(dǎo)致觀測到的結(jié)果。圖6為Mini-RF數(shù)據(jù)觀測到的Shackleton撞擊坑的圓極化率分布情況，以及利用半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀?jì)算的不同含冰量的圓極化率分布圖。

圖6Mini-RF經(jīng)過Shackleton隕石坑獲得的圓極化率分布，左上角為觀測值，其余為不同含冰量的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭礫23]

Fig.6Mini-RF data from of Shackleton. Upper left panel is measured CPR data; other panels show synthetic CPR values calculated using a semi-empirical model of an ice-silicate mixture[23]

與月球勘探軌道飛行器一同發(fā)射的還有月球坑觀測和傳感衛(wèi)星(Lunar Crater Observation and Sensing Satellite, LCROSS)，它主要分作兩部分 “半人馬座” 和 “牧羊探測器”。2009年10月這兩部分先后撞向月球南極Cabeus隕石坑，通過觀測撞擊產(chǎn)生的飛濺物來尋找水冰存在的證據(jù)。由于是分開的兩次撞擊，在 “半人馬座” 撞擊之后，月球坑觀測和傳感衛(wèi)星剩下部分的可見光相機(jī)獲得了拼接圖像。撞擊產(chǎn)生碎片濺射區(qū)域直徑達(dá)到6～8 km，而近紅外光譜儀探測到濺射物中含有羥基化合物的光譜特征，月球勘探軌道飛行器上的紫外光譜儀(Lyman-Alpha Mapping Project, LAMP)也探測到了羥基的發(fā)射譜線[24]。根據(jù)以上證據(jù)，2010年NASA宣布月球坑觀測和傳感衛(wèi)星撞擊成功地證明了月球Cabeus撞擊坑中確實(shí)有水冰。

另外，Mini-RF和微型合成孔徑雷達(dá)也都獲得了月球坑觀測和傳感衛(wèi)星撞擊Cabeus隕石坑的雷達(dá)圖像，顯示此處的圓極化率和南部月球高地地區(qū)的平均圓極化率接近甚至要小，而且只有不到2%的區(qū)域圓極化率高于上述地區(qū)。這和月表以下幾米處存在水冰沉積物而導(dǎo)致的高圓極化率假設(shè)不一致，但是這并沒有排除不存在小的、分散的水冰混合物。在月球坑觀測和傳感衛(wèi)星撞擊之后，Mini-RF也獲得了此處的雷達(dá)圖像，但由于分辨率太低，不能分析出有效的結(jié)果。表1總結(jié)了對月球極區(qū)水冰進(jìn)行探測的設(shè)備名稱和參數(shù)。

表1　月球極區(qū)水冰探測設(shè)備[21,23,25-27]

4極區(qū)輻射溫度的探測

月球兩極溫度的研究對研究兩極環(huán)境，尤其是水冰的研究有重要意義。有數(shù)據(jù)表明，兩極地區(qū)受光照的地表溫度為-50 ± 10 ℃(223 ± 10 K)，永久陰影區(qū)內(nèi)的溫度可達(dá)到-233 ℃(40 K左右)。Clementine也搭載了用于測量輻射溫度的長波紅外相機(jī)，其測量的波長中心值為8.75 μm，遺憾的是它的探測范圍主要集中在緯度小于60°的地區(qū)[28]。

月球勘探軌道飛行器搭載的月球輻射計(jì)(Diviner Lunar Radiometer Experiment, DLRE)，主要測量月球表面熱輻射和太陽反射率數(shù)據(jù)，輻射計(jì)一共有9個通道，測量波長從0.35到400 μm，其中4個測量熱輻射的通道探測波長范圍為12.5～400 μm，溫度測量范圍20～400 K，分辨率是5 K，空間分辨率0.2～1.3 km[29]。圖7是月球輻射計(jì)測量得到的月球南極地區(qū)表層溫度分布圖，其中月球白天為月球地方時的11點(diǎn)24分到13點(diǎn)36分，夜間為月球地方時的21點(diǎn)24分到次日1點(diǎn)36分。

圖7月球輻射計(jì)測量得到的月球南極地區(qū)表層溫度分布圖. (a)月球白天(b)月球夜間[29]

Fig.7Maps of measured surface temperatures in the lunar south polar region by DLRE. (a) Moon Day; (b) Moon Night[29]

嫦娥一號也對月球進(jìn)行了微波亮溫的探測。嫦娥一號首次搭載了多通道的微波輻射計(jì)(Chang′e Lunar Microwave Sounder, CELMS)，一共包含4個通道：3.0、7.8、19.35、37 GHz，月表面的空間分辨率為30～50 km，測量精度為0.5 K。測量得到的整個月球表面微波熱輻射，可以反演月壤厚度分布、氦-3含量以及月壤的溫度、熱流等物理特性。微波輻射計(jì)的探測數(shù)據(jù)覆蓋了兩極地區(qū)[30]。嫦娥二號與嫦娥一號設(shè)備相同只是軌道高度由原來的200 km變?yōu)?00 km，在數(shù)據(jù)定標(biāo)和處理上有些不同[31]。總體而言，由于多通道微波輻射計(jì)空間分辨率較月球輻射計(jì)差距較大，處理多通道微波輻射計(jì)數(shù)據(jù)得到的兩極微波亮溫分布圖較模糊[32]。

5總結(jié)

從20世紀(jì)90年代到現(xiàn)在，國內(nèi)外對于月球兩極的探測從未停止。探測方式也多種多樣：激光高度計(jì)與光學(xué)照片對地形、地貌進(jìn)行勘測；紅外和微波輻射計(jì)對極區(qū)輻射溫度進(jìn)行測量；而對于水冰的探測更顯得一枝獨(dú)秀，有通過不受光照限制的雷達(dá)探測，對雷達(dá)回波特性研究永久陰影區(qū)里可能含有的物質(zhì)。還有對氫元素敏感的中子儀，當(dāng)然氫含量的升高不一定證明水冰的存在，也可能是存在其他含氫元素化合物的原因。我國的探月活動雖然起步較晚，但是發(fā)展速度比較快。從國外的經(jīng)驗(yàn)中可以總結(jié)出未來極區(qū)探測的啟示：

(1)極區(qū)的光照情況、溫度以及水冰的存在等問題依舊會成為未來極區(qū)探測工作的重點(diǎn)與難點(diǎn)。

(2)遙感探測的手段應(yīng)該更加多樣化，探測設(shè)備的精確度與分辨率應(yīng)該更高，正因?yàn)槟壳盁o法在永久陰影區(qū)的月面直接檢測水分子存在，未來的探測需要精度更高的不同遙感手段彼此進(jìn)行相互驗(yàn)證。

(3)對于探測的區(qū)域范圍可以由整個極區(qū)轉(zhuǎn)向典型撞擊坑內(nèi)部。國外對于極區(qū)典型的撞擊坑如Cabues、Shackleton都有過重點(diǎn)探測，甚至采用撞擊后探測飛濺物的方式開展研究。

正是由于特殊的地理位置導(dǎo)致了特殊的環(huán)境，使得月球極區(qū)的探測顯得更具挑戰(zhàn)性，通過借鑒國外的研究內(nèi)容，可以少走彎路，為未來深空探測打下一定的基礎(chǔ)。

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*基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金 (41403054) 資助.

收稿日期：2015-08-25；

修訂日期：2015-09-09

作者簡介：王亞明，男，碩士. 研究方向：月球遙感數(shù)據(jù)處理. Email: wangym@nao.cas.cn

中圖分類號：P35

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號:1672-7673(2016)03-0300-10

A Review of Lunar Polar Exploration

Wang Yaming1,2,3, Su Yan1,3, Feng Jianqing1,2, Dai Shun1,2, Xing Shuguo1,2,3, Xiao Yuan1,2,3, Ding Chunyu1,2,3

(1. National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100012, China; 2.Key Laboratory of Lunar and Deep Space Exploration, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100012, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Abstract:Since the 20th century, lunar exploration has become an important part of human space exploration. Now, the means of lunar exploration are more varied; the spatial resolution is higher; and the explored regions are gradually changed from global areas to partial areas. Due to the special geographical environment, there is a large area of permanently shadowed regions in the lunar pole, which makes lunar polar regions become the highlight of scientific research. In this paper, we review some scientific achievements of various researches on lunar polar regions, which are mainly related to optical images, digital elevation model (DEM), presence of water-ice and brightness temperature. This paper also introduces the parameters of detection equipment. All these can provide some references and advice for future lunar exploration.

Key words:Lunar polar exploration; Permanently shadowed regions; Water ice; Illumination condition; DEM

CN 53-1189/PISSN 1672-7673