航天科技的發(fā)展,為人類探索太空提供了新手段和新視角。太空探索的一系列新發(fā)現(xiàn),深刻改變了人類對(duì)宇宙的認(rèn)知。我國(guó)以火星探測(cè)為起點(diǎn),開(kāi)啟了中國(guó)人的行星探測(cè)之路,對(duì)星辰大海的探索不會(huì)止步。
在民用航天十四五金星/水星探測(cè)頂層設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究項(xiàng)目資助下,我們組織國(guó)內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域和學(xué)科的專家,以水星、金星為研究對(duì)象,面向重大科學(xué)問(wèn)題,開(kāi)展了廣泛調(diào)研、系統(tǒng)整理、深入分析等工作,梳理了人類對(duì)水星和金星研究取得的成果,同時(shí)在現(xiàn)有認(rèn)知基礎(chǔ)上,探討提出了水星和金星未來(lái)探測(cè)中的前沿科學(xué)問(wèn)題、重點(diǎn)研究方向。
本書(shū)共8章。第1章基本物理量和軌道運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)要描述了金星基本物理參數(shù)、運(yùn)動(dòng)特征,及其臨近小天體基本參數(shù)。第2章空間環(huán)境,系統(tǒng)整理了常見(jiàn)金星空間環(huán)境探測(cè)手段、探測(cè)歷史,描述了金星的行星際環(huán)境及弓激波、感應(yīng)磁層、電離層的空間結(jié)構(gòu)。第3章大氣環(huán)境,描述了金星大氣成分和特性、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)、電場(chǎng)、典型現(xiàn)象和科學(xué)載荷及探測(cè)目標(biāo)。第4章熱環(huán)境,介紹了金星大氣熱環(huán)境、表面熱環(huán)境。第5章地質(zhì)學(xué)特征,描述了金星地質(zhì)年代演化、表面物質(zhì)組成、地形地貌和地質(zhì)作用過(guò)程、表面物理特性。第6章重力場(chǎng)與分層結(jié)構(gòu),介紹了金星重力場(chǎng)模型構(gòu)建方法、重力場(chǎng)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)。第7章內(nèi)部結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué),介紹了金星內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成分、金星內(nèi)部動(dòng)力學(xué)。第8章生命信號(hào)的探測(cè),介紹了金星環(huán)境演化、早期金星的宜居環(huán)境、現(xiàn)存金星生命的可能性和信號(hào)探測(cè),對(duì)表面與內(nèi)部、云層與大氣、實(shí)驗(yàn)室與數(shù)值模擬分析等內(nèi)容進(jìn)行介紹與展望。每一章結(jié)尾提出了前沿科學(xué)問(wèn)題及未來(lái)研究方向。
希望本書(shū)能為從事行星探測(cè)事業(yè)的科學(xué)家和工程技術(shù)人員提供有益參考,為日后持之以恒地尋微探深帶來(lái)一些啟發(fā);谟邢薜恼J(rèn)識(shí),書(shū)中難免會(huì)有錯(cuò)誤和疏漏,懇請(qǐng)讀者和專家批評(píng)指正。
在編寫(xiě)本書(shū)過(guò)程中,得到高艾、戎昭金、李陶、黃金水、張子占、趙宇鴳等專家的指導(dǎo)和幫助,在此表示誠(chéng)摯謝意!
第1章基本物理量和軌道運(yùn)動(dòng)1
1.1基本物理參數(shù)1
1.2軌道運(yùn)動(dòng)2
1.2.1金星的軌道特性2
1.2.2金星的自轉(zhuǎn)3
1.2.3金星凌日3
1.3歲差與章動(dòng)3
1.4時(shí)間系統(tǒng)4
1.5坐標(biāo)系統(tǒng)7
1.5.1基準(zhǔn)參考系7
1.5.2地球坐標(biāo)系8
1.5.3金星坐標(biāo)系11
1.5.4星體坐標(biāo)系12
1.6臨近小天體13
參考文獻(xiàn)14
第2章空間環(huán)境15
2.1引言15
2.2空間環(huán)境探測(cè)16
2.2.1探測(cè)意義16
2.2.2探測(cè)手段18
2.2.3探測(cè)歷史21
2.3空間環(huán)境的重要組成部分29
2.3.1行星際環(huán)境29
2.3.2空間結(jié)構(gòu)30
2.4前沿科學(xué)問(wèn)題及未來(lái)研究方向40
參考文獻(xiàn)41
第3章大氣環(huán)境47
3.1引言47
3.2大氣成分和特性49
3.3大氣結(jié)構(gòu)52
3.4大氣運(yùn)動(dòng)55
3.5大氣電場(chǎng)、云霧、閃電57
3.6科學(xué)載荷59
3.7前沿科學(xué)問(wèn)題及未來(lái)研究方向59
參考文獻(xiàn)61
第4章熱環(huán)境62
4.1引言62
4.2軌道和大氣熱環(huán)境63
4.2.1探測(cè)手段63
4.2.2探測(cè)歷史65
4.2.3科學(xué)認(rèn)識(shí)66
4.2.4前沿科學(xué)問(wèn)題75
4.3表面熱環(huán)境77
4.3.1概況77
4.3.2探測(cè)手段和探測(cè)歷史78
4.3.3前沿科學(xué)問(wèn)題80
參考文獻(xiàn)81
第5章地質(zhì)學(xué)特征86
5.1引言86
5.2地質(zhì)年代演化87
5.3表面物質(zhì)組成88
5.4地形地貌和地質(zhì)作用過(guò)程90
5.4.1火山平原及相關(guān)特征92
5.4.2中度高度變形的地形95
5.4.3冕狀構(gòu)造98
5.4.4撞擊坑和表面重塑歷史99
5.5表面物理特性101
5.6前沿科學(xué)問(wèn)題及未來(lái)研究方向103
參考文獻(xiàn)104
第6章重力場(chǎng)與分層結(jié)構(gòu)107
6.1引言107
6.2重力場(chǎng)模型與觀測(cè)107
6.2.1數(shù)學(xué)建模107
6.2.2探測(cè)方法108
6.2.3地形建模與測(cè)量109
6.3重力場(chǎng)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)111
6.3.1模型發(fā)展歷史111
6.3.2分層結(jié)構(gòu)112
6.3.3殼層密度與厚度114
6.4前沿科學(xué)問(wèn)題及未來(lái)研究方向116
參考文獻(xiàn)119
第7章內(nèi)部結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)122
7.1引言122
7.2觀測(cè)約束123
7.3內(nèi)部結(jié)構(gòu)和成分123
7.3.1總體情況123
7.3.2金星殼、幔、核126
7.4內(nèi)部動(dòng)力學(xué)128
7.4.1金星幔對(duì)流模式和全球熱演化128
7.4.2表面地質(zhì)構(gòu)造與內(nèi)部動(dòng)力學(xué)過(guò)程131
7.4.3固體圈層與大氣圈層耦合的動(dòng)力學(xué)過(guò)程133
7.5前沿科學(xué)問(wèn)題及未來(lái)研究方向133
參考文獻(xiàn)135
第8章生命信號(hào)的探測(cè)139
8.1引言139
8.2環(huán)境演化140
8.2.1大氣演化140
8.2.2內(nèi)部演化142
8.3早期宜居環(huán)境142
8.4現(xiàn)存生命的可能性和信號(hào)探測(cè)143
8.4.1大氣生命信號(hào)144
8.4.2表面和內(nèi)部生命信號(hào)147
8.5展望147
8.5.1表面與內(nèi)部147
8.5.2云層與大氣148
8.5.3實(shí)驗(yàn)室與數(shù)值模擬分析149
8.6前沿科學(xué)問(wèn)題及未來(lái)研究方向149
參考文獻(xiàn)150
附錄A國(guó)外典型金星探測(cè)任務(wù)情況156
附錄B金星探測(cè)活動(dòng)年表(19612010年)225
附錄C大氣模型和參數(shù)表230