月球微波测速测距衍生的空间低频引力波探测新方法  

A newly descended method for detecting low-frequency gravitational waves from radio range and range-rate in Earth-Moon space

作　　者：平劲松[1,2] 李文潇[1,2,3] 韩松涛[1,4] 张添翼[5] 王明远[1] 吴功友[6] 王震[3] 曹建峰 简念川[7] 杨永章 刘润球[2,8] 胡松杰 孟桥[5] 唐歌实 张立华 

机构地区：[1]中国科学院国家天文台月球与深空探测重点实验室,北京100012 [2]中国科学院大学,北京100012 [3]中国科学院新疆天文台,乌鲁木齐830001 [4]北京航天飞行指挥控制中心航天飞行动力学重点实验室,北京100094 [5]东南大学信息科学与工程学院,南京210000 [6]西安卫星测控中心宇航动力学国家重点实验室,西安710043 [7]中国科学院上海天文台天文地球动力学中心,上海200030 [8]中国科学院数学与系统科学研究院应用数学研究所,北京100080 [9]中国东方红卫星工程有限公司,北京100094

出　　处：《中国科学：物理学、力学、天文学》2017年第5期67-77,共11页Scientia Sinica Physica,Mechanica & Astronomica

基　　金：2015-2016年度中国科学院院培育项目;国家自然科学基金(编号:41590851);国家重点基础研宄发展计划(编号:2015CB857101);宇航动力学国家重点实验室课题资助

摘　　要：在空间低频引力波探测技术中,使用地面跟踪站对深空探测器的高精度微波多普勒测量方法已经有40多年的发展历史.在嫦娥-3着陆探测延寿拓展任务中,使用自主研发的行星无线电接收机实现了亚毫周精度的月球微波测距技术验证.进一步使用X波段地-月测距原始测量数据检验了扣除地球大气抖动、电离层扰动、地面设备热噪声、地-月间行星际等离子体效应的更高测量精度的微波差分测距测速方法,并提出了用于嫦娥-4任务四程与双程差分高精度测量的方案,作为先导技术验证.在此基础上,结合月球着陆器和地-月L4/L5平动点通信导航卫星之间的微波链路,提出了一种10^(-17)-10^(-19)感度的差分四程链路的低频引力波空间微波探测的新概念方法,有机会比目前的深空多普勒链路感度提高1-3个量级.In the field of space low-frequency gravitational-wave detection,the high-precision microwave Doppler measurement based on the ground tracking station has been performed for more than 40 years.During the extension phase of Chang＇E-3 lander,lunar microwave ranging technology of sub-millicycle accuracy was realized based on the independent development planetary radio receiver.Then use the raw data of lunar-earth ranging measurement in X-band,after the deduction of the earth atmospheric aberration,ionospheric disturbance,ground equipment thermal noise and the interplanetary plasma influence,the microwave differential ranging and velocity measurement of higher accuracy was verified.Using this technology,a scheme which is using differential ranging and velocity measurement in Chang＇E-42-way and 4-way measurement is proposed as a precursor technology.On these bases,using the microwave link of Chang＇E-3 lander and the communication navigation satellite in L4/L5 libration point,a new method of low-frequency gravitational-wave detection,which has the sensitivity of 10（-17）-10（-19）,is suggested.

关 键 词：深空探测 多普勒测速 低频引力波 嫦娥-4号 

分 类 号：P184.5[天文地球—天文学]