由于陨石和外星体的不断撞击，在月球表面上覆盖着一层由岩石碎屑、粉末、角砾、撞击熔融玻璃等物质组成的、结构松散的混合物，即月壤。月壤中蕴含丰富的3He资源，3He是一种可长期使用的、稳定、安全、清洁、廉价的核聚变燃料，为解决地球能源危机提供了重要原料。同时，长期受陨石撞击和太阳-宇宙线的辐射的月球表层，包含了很多与月球地质和太阳辐射活动有关的信息。研究月壤厚度和月壤成份分布，有利于进一步加深对月球资源的科学认识，以便于未来开展月球探测、宇航员登月和月球资源的开发活动，这也是我国探月工程的一项重要目标。　　 2007年10月，我国成功发射“嫦娥一号”探月卫星，并在2008年10月圆满完成探月任务。“嫦娥一号”是世界上首次利用微波探测仪观测月表并获取全月月表不同深度的微波辐射亮度温度信息的探月卫星。“嫦娥一号”微波探测仪(CELMS)有四个频率通道，分别为3.0 GHZ、7.8 GHZ、19.35 GHZ、37 GHz，能够对月球进行全天时、全天候的微波观测，并获得整个月球表面不同深度的微波辐射亮度温度的分布，进而反演月壤的厚度。　　 本文研究的主要内容是由“嫦娥一号”微波探测仪获得的亮度温度数据，结合月表微波热辐射三层模型来反演月壤厚度，从而研究三层模型的可行性与精确性，为现行和将来的探月工作提供理论依据与指导。本文从以下四点展开研究：　　 第一，对CELMS获得的亮度温度数据进行预处理，从中提取出符合要求的亮度温度数据来反演月壤厚度，并给出整个月球表面四个频率通道的亮度温度分布情况。　　 第二，论文系统论述了月壤层密度、月壤中FeO和TiO2含量、月壤物质的介电特性、月壤温度等参数的分布特征。采用月尘层-月壤层-月岩层月表微波热辐射三层模型，并由三平行分层介质热辐射的起伏逸散定理建立月表亮度温度与月壤厚度之间的关系，由此推导反演公式。　　 第三，CELMS采用在轨两点定标(即低温和高温定标)的工作方式，其中低温定标采用冷空定标天线获取的宇宙冷空背景辐射的2.7K亮温值作为低温定标源。而在CELMS对月观测中，若冷空定标天线的波束宽度纳入了太阳、地球等辐射源，就不能简单的用2.7K作为低温定标源。因此，需要对CELMS亮温值进行修正。本文由Apollo着陆点处月壤特性的实测值，结合三层模型计算出四个频率通道的亮温值，可作为对CELMS亮温值进行修正的一个参考。然后用修正后的3GHz亮度温度值，结合三层模型反演月壤厚度。　　 第四，对反演误差进行了分析与讨论，研究了三层模型的可行性与精确性。