12月8日從西昌衛(wèi)星發(fā)射中心升空的嫦娥四號(hào)探測(cè)器,經(jīng)過(guò)20多天環(huán)月飛行,縱覽了月球表面星羅棋布的環(huán)形山,領(lǐng)略了高山峽谷、層巒疊嶂,終于等到目的地南極-艾特肯盆地這個(gè)太陽(yáng)系中最大、最深、最古老的隕石坑迎來(lái)曙光。
1月3日,研制者們決定,是時(shí)候讓嫦娥四號(hào)去擁抱月球背面那片傷痕累累、隕坑遍布的陌生土地了。嫦娥四號(hào)也在這天創(chuàng)造了歷史,人類(lèi)探測(cè)器首次在月球背面軟著陸。
大家歡呼鼓舞的同時(shí),其實(shí),她的“姐姐”—嫦娥三號(hào)已在五年前的2013年12月2日發(fā)射升空,并于12月14日在月球正面軟著陸。嫦娥三號(hào)、四號(hào)身上攜帶了很多用于探月的黑科技,而玉兔號(hào)月球車(chē)上用于探測(cè)月壤結(jié)構(gòu)的探地雷達(dá)就是其中之一。
探地雷達(dá)(Ground Penetrating Radar)簡(jiǎn)稱(chēng)GPR,顧名思義,屬于雷達(dá)的一種。我們所知的雷達(dá)大多數(shù)是探測(cè)天空中的飛行器或其他目標(biāo)體。而探地雷達(dá)是探測(cè)地下或墻體等固體內(nèi)的結(jié)構(gòu)信息,其原理與雷達(dá)一樣,由發(fā)射端發(fā)出電磁波,電磁波經(jīng)反射回來(lái),被接收端接收。
電磁波在空氣(含真空)外的大多數(shù)介質(zhì)傳播過(guò)程中振幅衰減很快,并且頻率越高衰減越快,因此探地雷達(dá)不像一般的雷達(dá)能探測(cè)到幾百公里到幾千公里遠(yuǎn)甚至外太空中的目標(biāo)。
探地雷達(dá)發(fā)射的電磁波頻率在100MHz-10GHz之間,探測(cè)深度一般只有幾米到一百多米,有些極高頻率的探地雷達(dá)探測(cè)深度只有幾厘米。探地雷達(dá)的探測(cè)深度也與所探測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān),一般濕潤(rùn)、含水的介質(zhì)探測(cè)深度淺;干燥介質(zhì)探測(cè)深度較大,例如不含液態(tài)水的冰川,探測(cè)深度可達(dá)幾百米到上千米。
探地雷達(dá)儀器簡(jiǎn)單輕便,儀器分為主機(jī)和天線兩個(gè)部分,通過(guò)電纜或者無(wú)線連接,主機(jī)相當(dāng)于儀器的“大腦”,控制儀器整個(gè)工作。天線負(fù)責(zé)發(fā)射電磁波和接收返回的電磁波。天線的種類(lèi)很多,外形有棒狀和塊狀。棒狀的天線是兩根圓棒,其中一根負(fù)責(zé)作為發(fā)射端,另一根作為接收端,用于雷達(dá)的電磁波頻率較低時(shí)。塊狀天線主要是用于高頻電磁波探測(cè),發(fā)射端和接收端是天線底部的蝶形區(qū)域,又稱(chēng)為蝶形天線。根據(jù)探測(cè)的深度和精度要求,選擇不同的天線或組合。
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