近日，《科技日报》头版报道了我院行星科学研究所、澳门科技大学和中国空间技术研究院共同完成的嫦娥四号最新研究成果。
这是人类首次利用原位探测数据揭示月球背面月壤的热物理性质，为全月月表热物理性质的遥感分析提供了新的“地面真值”。我院行星科学研究团队及合作者们共同完成了此项工作，相关成果发表于《国家科学评论》（National Science Review, NSR），共同第一作者为博士生肖潇和澳门科技大学俞硕然博士，通讯作者为黄俊副教授。
嫦娥四号着陆器首次在月球背面对月壤温度进行了原位测量。在嫦娥四号着陆器上的两根月球车导轨的末端底部，安装了4个与月壤直接接触的温度计（下图中的T1-T4），每900秒测量一次月壤的温度，测量精度为0.3 K。温度计白天由太阳能电池板供电，夜间由放射性同位素温差电池供电。
着陆在月球背面的嫦娥四号着陆器。彩色圆点分别指示四个温度计（T1-T4）的位置
黄色虚线表示太阳的大致运动方向。白色虚线表示着陆器的影子在月球表面的大致运动方向。玉兔二号月球车上的全景相机在2019年1月4日（当地时间早上）拍摄
测量结果显示，在白天，月壤的温度主要受太阳辐射和周围环境热辐射的影响。日出后月壤温度快速上升，正午附近时温度达到最大值。正午之后温度开始下降，在傍晚附近温度急剧下降。夜间月表温度的变化主要受月壤的热物理性质影响，温度缓慢下降（下图a）。值得注意的是，在月球当地时间正午附近时，四个温度计的测量温度突然降低，而后急剧上升（下图b），这些温度变化与着陆器的阴影运动相关。
嫦娥四号着陆点着陆后第三个月的月壤温度
横坐标为24小时制的月球当地时间，纵坐标是测量的月壤温度。（a）彩色圆点分别表示四个温度计测量的温度；（b）正午附近时温度的变化特征
该研究利用数值模拟方法，首次对月球背面嫦娥四号着陆点的表面月壤进行了原位温度和热物理性质的分析研究。使用的数值模拟方法主要是根据夜间月壤的表面温度变化计算热导率，与实验室实验相比，保持了月壤的原始堆积方式。结果显示，嫦娥四号着陆点的月壤颗粒最优平均粒径为15μm。月壤的温度变化在0.4m以下可以忽略不计（下图a）。月壤热导率中的热传导分量在表面约为1.53×10-3 W/(m·K)，在1m深处约为8.48×10-3 W/(m·K)（下图c）。
嫦娥四号着陆点月壤粒径为15μm的温度、密度和热导率剖面图
（a）从月表到1米深度的最小、平均和最大温度的剖面图。（b和c）从月表到1米深度的密度剖面图和热导率中的热传导分量剖面图，对应图4a的最小、平均和最大温度
这些物理性质都表明，月壤具有非常好的隔热性。未来在月球极区建立月球基地，月壤可以作为基地表面的隔热材料。
该研究得到国家重点研发项目、民用航天预先研究项目、国家自然科学基金和澳门科学技术发展基金的支持。
新闻链接：http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2022-09/08/content_541319.htm?div=-1
论文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwac175
