微波遥感用于月球水冰探测的关键问题研究

用主动微波遥感（雷达）来探测月球水冰是一种可行的方法。当雷达信号探测到月球水冰时，回波信号会出现后向散射增强的特殊现象，但是特别粗糙的月表也会引起后向散射增强效应。因此，我们提出利用地形数据分析月表粗糙度，对其影响进行量化，消除粗糙月球表面对后向散射增强的影响，进而可以判断后向散射增强是否为水冰所引起；除了利用后向散射这个特征信息之外,我们通过研究含水冰月壤的散射信号特征（包括极化、相位、观测角度与频率等）与目标自身特征（包括月表地形状态、结构以及成分等）之间的相互关系，进一步提取区分月壤和水冰的其它特征信息，寻求探测水冰的新方法；最后,拟进行初步的地面模拟实验来验证所提出的微波散射模型和结论。

当电磁波信号探测到月球水冰时，回波信号会出现后向散射增强的特殊现象，这表明用微波遥感来探测月球水冰是一种可行的方法，因此研究月表微波散射和辐射特性在月球水冰探测方面具有实际价值。本项目首先建立了月壤的物理模型；提出了一种用于月表大尺寸多层粗糙面的广义带状矩阵迭代(GBMIA)算法，该方法可以用于计算月球水冰微波散射特性；提出了一种矩量法和辐射传输理论相结合的混合计算方法，该方法可用于计算粗糙月表微波辐射亮温，并通过外场实验定性的验证了理论的正确性；文中还提出了一种基于数字高程DEM数据的大起伏月表微波亮温计算方法；最后，探讨了利用月壤发射率探测月球水冰的可行性。