月球“挖土”意義重大 嫦娥五號月球“挖土”鉆取采樣完成

《環(huán)球時報》記者從國家航天局獲悉，探月工程嫦娥五號著陸器和上升器組合體于12月1日23時許成功著陸月面后，開展了太陽翼展開、機構(gòu)解鎖等相關(guān)準(zhǔn)備工作。北京時間2日4時53分，著陸器和上升器組合體完成月球鉆取采樣及封裝。目前，著陸器和上升器組合體正按計劃進(jìn)行表取采樣。隨著采樣任務(wù)的進(jìn)行，中國首次進(jìn)行地外天體采樣與封裝的目標(biāo)已經(jīng)接近完成。為何嫦娥五號任務(wù)此次選擇了兩種采樣方式“挖土”?有人采樣和無人“挖土”有哪些差異?中國首次去月球“挖土”又有哪些重大意義呢?

為何選擇兩種“挖土”模式

據(jù)國家航天局介紹，嫦娥五號探測器自動采樣任務(wù)采用表鉆結(jié)合，多點采樣的方式，設(shè)計了鉆具鉆取和機械臂表取兩種“挖土”模式。

航天科技集團(tuán)五院嫦娥五號探測器系統(tǒng)副總設(shè)計師彭兢介紹稱，從完成任務(wù)本身來講，過去人類歷史上無人月球采樣，只有蘇聯(lián)用鉆取方式，他們的鉆頭中間是一個中空結(jié)構(gòu)，通過把鉆頭深入到月球表面以下，然后中空的管子里邊能夠取樣。我們過了幾十年再采樣的話，當(dāng)然也可以在蘇聯(lián)已經(jīng)使用的這種鉆取采樣的基礎(chǔ)上，提高技術(shù)水平，比如說采更多的樣，還有另外一種方式就是換一種采樣方法，然后獲得不同的樣品。所以從這個角度考慮，我們認(rèn)為單一的采樣方式獲取的樣品形式種類和總量等方面受限制比較多，用兩種方式能夠獲得更多種類、更多數(shù)量的樣品。另外我們從工程本身來講，設(shè)計鉆取和表取這兩種方式，可以互為備份。

挖完土之后，為了安全帶回地球，還要對采集到的樣品進(jìn)行打包，這個過程被探月工程首任總指揮欒恩杰比喻為“裝香腸”。他在接受媒體采訪時表示，要把鉆取的巖芯部分裝進(jìn)一個包裹，這個包裹形狀是長的，像個香腸一樣，把樣本緊密地包裹好，封裝好。這些土壤不能在轉(zhuǎn)移到地球的時候被污染了，因為地球和月球環(huán)境不一樣，有些物質(zhì)一定要在非常潔凈的環(huán)境下保存。

俄羅斯科學(xué)院航天研究所核行星學(xué)科室主任伊戈爾·米特羅法諾夫2日在接受俄衛(wèi)星通訊社采訪時表示，“嫦娥五號任務(wù)是創(chuàng)新型的，并不是其他國家以前完成的項目的重復(fù)。”米特羅法諾夫解釋說，獨特之處在于，探測器帶著貨物返回時，兩個設(shè)備將自動在繞月軌道上對接，這還是有史以來第一次。第二個特點是計劃采集的月壤樣品約為2公斤。這是蘇聯(lián)探測器帶回到地球樣品質(zhì)量的10倍(原文如此——編者注)。

采集月球“土特產(chǎn)”，有人無人哪家強

相比嫦娥五號此次的創(chuàng)新性采樣方式，在冷戰(zhàn)時期美蘇則采取了不同的采樣方式。據(jù)航天專家介紹，1969年7月至1972年12月，美國通過“阿波羅11號”到“阿波羅17號”載人飛船實施了7次載人登月任務(wù)，除了“阿波羅13號”因故障中途返回，其余6艘飛船皆完成登月，成功將12名航天員送上月球，共帶回月壤和月巖樣品約381.7公斤。

而蘇聯(lián)“月球16號”“月球20號”和“月球24號”3個無人月球探測器進(jìn)行3次月球采樣返回任務(wù)，帶回的月球土壤樣品300多克。除了月球采樣，人類還對彗星、小行星等地外星球進(jìn)行了無人采樣返回探測。

全國空間探測首席科學(xué)傳播專家龐之浩對《環(huán)球時報》記者表示，載人飛船從月球采樣返回，不僅采集量大、選擇性強，而且采集范圍可以很廣，因為航天員可以到艙外活動，還能乘月球車漫游到比較遠(yuǎn)的地方去采集月球樣品。例如，美國“阿波羅”系列任務(wù)采樣位置的地理分布、地質(zhì)特征就非常豐富。也有專家認(rèn)為，有人采集更大的優(yōu)點，是可以在任務(wù)中隨機應(yīng)變，處置不同情況。

不過，有人采樣使得航天任務(wù)的難度和成本大大增加。中國航天科工集團(tuán)二院研究員楊宇光認(rèn)為，一艘“阿波羅”飛船重約45噸，而蘇聯(lián)的“月球”系列無人采樣探測器重量不足6噸。同時，載人飛行任務(wù)對安全性、可靠性以及生命保障系統(tǒng)等要求很高，這都直接影響著工程規(guī)模及成本。

月球“挖土”意義重大

米特羅法諾夫表示，根據(jù)觀測數(shù)據(jù)，中國著陸和采樣區(qū)域的月壤具有更高的天然放射性元素濃度。先前美蘇帶回的土壤年齡要大得多。對嫦娥五號任務(wù)帶回的樣品進(jìn)行分析將加深我們對月球地質(zhì)特性和演化歷史的了解。

據(jù)龐之浩介紹，科研人員通過研究發(fā)現(xiàn)，月壤中含有大量微小的橘紅色玻璃形式顆粒，這些顆粒一般富含鋁、硫和鋅，它們是在月幔部分融化過程中，于月球表面下約300公里深處形成，因火山活動而噴出到月球表面。通過對樣品的分析與實驗證實，月壤和月巖中氧化鐵的含量很高，從中可以制取水和氧，未來可利用月面物質(zhì)支持月球科研站的運行，并為登月飛行器補充燃料。更重要的是，科學(xué)家還在采集回來的樣品中發(fā)現(xiàn)了核聚變的理想原料氦-3。(劉揚鄧孝慈)