Радиолокационное картирование южного полярного района Луны на длине волны 4.2 см

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

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.

About the authors

Y. S. Bondarenko

Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Applied Astronomy of the Russian Academy of Sciences

Email: bondarenko@iaaras.ru
Saint Petersburg, Russia

D. A. Marshalov

Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Applied Astronomy of the Russian Academy of Sciences

Saint Petersburg, Russia

S. R. Pavlov

Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Applied Astronomy of the Russian Academy of Sciences

Saint Petersburg, Russia

A. L. Tolstoy

Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Applied Astronomy of the Russian Academy of Sciences

Saint Petersburg, Russia

References

  1. 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
  2. (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)
  3. 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
  4. Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978. 512 с.
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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
  17. 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
  18. 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
  19. 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
  20. 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
  21. 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
  22. 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
  23. 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.
  24. 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.
  25. 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
  26. 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
  27. 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
  28. Vierinen J., Lehtinen M.S. 32-cm wavelength radar mapping of the Moon // 2009 European Radar Conference (EuRAD). 2009. Rome. Italy. P. 222–225.
  29. 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
  30. 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.
  31. 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

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences